Пресс для брикетов своими руками

Нельзя отрицать, что брикеты из опилок — это один из самых эффективных видов твердого топлива, используемых для отопления дома. Они высококалорийны (выход тепла — около 5 кВт с 1 кг при сжигании), имеют небольшую зольность, а также удобны в складировании, поскольку занимают мало места. Но вот дешевым это горючее точно не назовешь, топить котел или печь евродровами в течении всего сезона может себе позволить далеко не каждый.

Отсюда и возникает интерес у многих домовладельцев – а нельзя ли как-то сделать топливные брикеты своими руками? Особенно когда есть для этого сырье по мизерной цене. Решение этого вопроса как раз и является темой данной статьи. В ней будут рассмотрены различные технологии производства брикет из опилок и других видов сырья на производстве и в домашних условиях. По итогу станет понятно, при каких обстоятельствах имеет смысл браться за это дело.

Особенности производства топливных брикетов

Горючее изготавливают из следующих видов сырья:

опилок, щепы, стружки, коры;
жмыха, лузги подсолнечника, шелухи других семян, в т.ч. круп;
торфа;
угольной пыли.

Брикеты из древесных отходов наиболее распространены.

Физика процесса

Порцию измельченного сырья загружают в форму и сдавливают прессом с силой до 3000 кг/кв.см.

На выходе получают брусок с более высокой плотностью, чем у древесины: 1,08–1,40 г/куб.см против 0,75–0,85. Такое топливо горит дольше и не дает искр.

Применение клеящего вещества

Для сцепления мелкофракционных частиц между собой требуется связующее вещество. В промышленном производстве задействуют лигнин, содержащийся в самом сырье. Это синтезируемый растениями сложный биополимер. Под действием высокого давления и вызванного им нагрева связующее вещество выходит из клеток и пропитывает брикет.

Для сцепления частиц требуется клеящее вещество.

Таким образом, топливо фабричного изготовления не содержит химических добавок и потому является экологически безопасным.

Большинство самодельных прессов не способно развивать давление, достаточное для разрушения растительных клеток и выжимки лигнина. Поэтому в домашнем производстве используют сторонние связующие:

Глиняный раствор. Добавляют в количестве 5–10% от общего веса смеси.
Гофрокартон и другую бумагу (содержит лигнин). Материал предварительно размачивают.
Обойный клей. Подойдет самый дешевый.

Долю клея и бумаги подбирают опытным путем – это зависит от влажности сырья и развиваемого прессом давления.

Чем выше концентрация лигнина в древесине, тем более низкое требуется усилие для его выжимки. Данные по наиболее распространенным породам приведены в таблице:

Название дерева	Массовая доля лигнина, %
Береза	19
Осина	22
Ель	27
Сосна	27
Пихта	30

Если самодельный пресс развивает большое давление, для начала стоит попытаться сделать брикеты из опилок хвойной древесины. Не исключено, что стороннее связующее не понадобится.

Требования к используемому сырью

Правильно подготовленная исходная масса имеет следующие параметры:

Влажность – 4–10%. Избыточное количество воды ухудшает горение.
Фракция или толщина стружки – 2 мм. Крупную щепу предварительно измельчают в дробилках.
Отсутствие травы, песка, листьев, земли; содержание коры – не более 5% от массы смеси. Такие компоненты нарушают монолитную структуру бруска, делают его рассыпчатым.

На предприятиях влажность сырья доводят до нужной величины в сушилках с подогревом. В домашнем производстве его выдерживают на солнце и сквозняке.

При использовании стороннего связующего вещества опилки замачивают в нем, а сушке подвергают готовый продукт.

Оборудование для производства

Простейший пресс для изготовления топливных брикетов, сделанный своими руками, имеет винтовой ручной привод. Формовочная емкость с перфорацией наполняется смесью и устанавливается под станину, давление создается за счет закручивания винта. Конструкция очень проста и подробно рассказывать о ней нет смысла, достаточно посмотреть на рисунок.
Подобные винтовые станки для прессования брикет из опилок не слишком популярны в силу низкой производительности. Слишком уж много уходит времени на загрузку емкости, закручивание винта и извлечение готового изделия. Куда быстрее и проще выдавливать «кирпичики» на самодельном прессе с длинным рычагом и механизмом выталкивания брикеты наружу. Для ускорения процесса к станине можно приварить 2 формы вместо одной.

Ручной станок на 2 формы с рычагом из трубы

Некоторые мастера-умельцы могут похвастать и более совершенным механизированным оборудованием. И правда, ручной станок можно усовершенствовать и повысить производительность брикет, установив вместо ручного привода гидравлический домкрат. Чтобы собрать такой агрегат, придется немало повозиться, зато и результат получится куда лучше.

Ручной станок с гидравлическим домкратом

Примечание. Даже используя гидравлический домкрат в самодельном прессе, создать давление хотя бы 300 Бар все равно не удастся. Поэтому воспроизвести заводскую технологию без добавления воды и связующих все равно не получится.

Невзирая на большие трудности с изготовлением деталей, кое-кому из мастеров удалось собрать шнековый пресс и получить брикеты довольно приличного качества. Об этом свидетельствуют отзывы таких людей на форумах. Но все они отмечают большие затраты на производство деталей шнека и корпуса из стали высокого качества. Опять же, без электрического привода здесь не обойтись, при самом скромном подсчете требуется двигатель мощностью не менее 7 кВт.

Общая информация о прессе для брикетирования

Оборудование выпускают в разнообразном исполнении. Развиваемое усилие варьируется в пределах от 500 до 3000 кгс/кв.см.

Примерная стоимость в рублях:

мини-прессы – 70 000–100 000;
модели бюджетного класса – 200 000;
многофункциональные станки с большим ресурсом – от 300 000 до 1 000 000.

Самодельный агрегат можно изготовить в домашних условиях из подручных материалов.

Предназначение

Пресс сдавливает мелкофракционное сырье до его превращения в плотный брикет. Дорогие модели одновременно нагревают исходный материал до температуры в +150…300°С, что способствует выходу лигнина из растительных клеток.

Пресс сдавливает сырье в плотный брикет.

Станки, предназначенные для непрерывного производства евродров, разрезают их на отдельные бруски.

Конструктивные особенности: основные элементы

Главные составляющие пресса:

Миксер. Перемешивает несколько видов сырья до состояния однородной смеси.
Матрица. Придает сырью нужную форму.
Пуансон. Оказывает давление на исходную массу.
Рабочий механизм с приводом. Преобразует электрическую энергию в усилие сжатия.
Станина. Основание, к которому крепят все компоненты.

Некоторые модели дополнительно оснащают нагревателем и ножом.

Принцип работы

Смесь поступает в матрицу, где подвергается давлению со стороны пуансона. Происходит уплотнение сырья с одновременной формовкой.

Принцип работы пресса для брикетов.

По принципу действия станки делятся на 2 вида:

Прерывистые. В ходе производства многократно повторяют цикл: загрузка сырья – сжатие – выемка готового продукта из формы.
Непрерывного действия (экструдеры). Подсыпка сырья и выдавливание продукта происходят постоянно, одновременно последний разрезают на бруски.

Производство

Производство пеллет нельзя назвать сложным процессом, но оборудование для него требуется качественное.
Если при производстве арболита важным элементом производства был щепорез, то в случае производства древесных гранул он является лишь одним из ряда необходимых, но не самым дорогостоящим.

Сердце производства — пресс-гранулятор.

Именно он и выдает конечный продукт — прессованные древесные гранулы.

Часто можно упрощать производство путем подмены технологических циклов. Однако при производстве пеллет упрощение допустимо только в конструкции пресса, что напрямую связано с производительностью установки.

Гранулятор, который используется при производстве комбикорма из мясокостной муки и гранулятор, который используется в производства пеллет внешне очень похожи.

Несмотря на сходство, комбикормовый гранулятор не сможет производить пеллеты с нормальной для топливных гранул плотностью из-за:

особенностей применяемых материалов;
рассчитанных нагрузок.

Почему так происходит — подробно рассмотрим далее.

Технология

Технология производства пеллет, как и большинство видов брикетов, основана на лигнине.

Это вещество выделяется при непосредственном производстве пеллет (брикетов).

Для того, чтобы пеллеты получились в соответствии с требуемыми параметрами следует соблюсти несколько правил, благодаря которым и получается нужный продукт.

Не всегда на входе мы имеем либо чисто опилочную массу, либо обрезь с пилорам.

В качестве сырья могут быть и ветки с делянок в лесу. Но такое рентабельно, когда само производство находится неподалеку. Сырьем могут служить:

опилки,
стружка из цеха.

Суть технологии заключается в придаче сырью, вне зависимости от первоначального вида, требуемых размеров и влажности непосредственно перед прессованием.

Этапы

Рубка щепы

Самый первый этап, когда древесные отходя рубятся в щепу для последующей сушки.

Нюансы заключаются в габаритах сырья.

Если производство пеллет мощное, с ощутимыми соотношениями по массе производимой продукции в час, то и оборудование сможет без труда перемолоть в щепу без предварительной обработки:

пни,
стволы поваленных деревьев,
прочие отходы.

Обыкновенная рубильная машина типа РМ-200 может перерабатывать лишь ветки и сучья, не превышающие по размерам горловину загрузочного отверстия.

Шнековые и роторные рубильные машины для древесных отходов больших размеров относятся к более высокому классу оборудования, они позволяют перерабатывать несколько тонн древесины в час.

Сушка

Сушка щепы необходима по двум причинам, а соблюдение этих норм важно для правильного прохождения технологического процесса. Первоначальная сушка достигается путем лежки щепы в кучах, без принудительного просушивания на линиях сушки, хотя возможен и такой первоначальный вариант.

Первоначальная рубка в щепу не всегда дает тот результат, который ожидается от рубильной машины. Перед отправкой получившейся щепы на доизмельчение ее необходимо просушить, так как принцип действия измельчителя основан на физических свойствах именно сухой щепы, а не сырой.

Второй важный момент заключается в том, что для выделения лигнина, содержащегося в клетках древесины и для склеивания частиц в прессе необходима определенная влажность, и влажность эта тоже регламентирована с точки зрения качества получаемого продукта.

Доизмельчение

Доводка размеров щепы до размеров, допустимых к переработке в грануляторе — следующий этап после сушки.

Доизмельчение щепы производится в молотковых мельницах.

В результате размер сырья приводится к величинам не более 4-х мм в любом из измерений.

Этот типоразмер сырья можно также получить, если имеется стружечная машина.

Сырьё в неё поступает в виде:

щепы,
кореньев,
пней,
сучьев,
обрези с пилорам.

Именно из-за размеров матрицы гранулятора и требуется соблюдение размеров фракции сырья.

Увлажнение

Качество получаемой на выходе из гранулятора продукции регулируется влажностью сырья. Средняя влажность поступающих в пресс-гранулятор опилок или измельченной щепы должна колебаться от 7 до 10%, так как именно это самое оптимальное соотношение влажности сырья к его объему.

Влажность, как было сказано выше, лучше довести от минимального значения к оптимальному, нежели устраивать линии сушки сырья с отбором проб и замерами влажности.

В увлажнителях барабанного типа сырье, проходящее через бункер-барабан обрабатывается горячим паром, который проникает в массу сырья и конденсируется на поверхности опилок. Это оптимальный вариант увлажнения.

Соотношение молекул воды в паре в перерасчете на обьем позволяет узко регулировать общий объем воды на всю проходящую массу сырья.

Производство

Пресс-гранулятор для производства пеллет имеет в своем устройстве так называемую матрицу.

Она может представлять собой:

плоскую металлическую поверхность,
круглую (цилиндрическую).

Изначально прессы с плоской матрицей создавались для использования там, не требуется создания высокого давления на точках контакта:

в грануляторах комбикормов,
для химической промышленности.

Прессы же с круглой матрицей с самого начала создавались для производства пеллет. После начала использования катков и плоских матриц, изготовленных из высоколегированных металлов и сплавов, стало возможным использование и моделей грануляторов с плоскими матрицами в производстве пеллет.

Матрица по своему устройству представляет собой металлическую деталь толщиной от 3 см, с отверстиями от 6—10 мм, в зависимости от производительности.

Катки в зоне контакта с матрицей создают смятие сырья вследствие давления и продавливают массу сквозь отверстия в матрице, на выходе из которой ножи обрезают выходящие цилиндрические гранулы.

Рабочая температура в зоне контакта может достигать высоких температур, но оптимальным считается температура 100-120 градусов по Цельсию.

Именно при этой температуре при смятии волокон и клеток древесины выделяющийся лигнин при воздействии влаги, находящейся в сырье, склеивает древесную массу. Уплотнение древесины при этом в сравнении со входящим сырьем достигает трехкратного размера.

Категорически не рекомендуется превышать установленные пороги температурных пределов и влажности. При чрезмерно высокой температуре и нормальной влажности не происходит качественное склеивание древесного сырья, а при увеличенной влажности пар внутри пеллет, разрывает сами гранулы.

Указанные причины могут свести на нет весь процесс гранулирования с большим процентом брака.

Поэтому во многих моделях грануляторов встроен и охладитель пеллет. При соблюдении всех требований по температурным и прочим режимам на выходе получаются гранулы очень высокого качества. Примеры оборудования мы рассмотрим ниже.

Оборудование

Оборудование для изготовления древесных гранул производится многими предприятиями. Рассмотрим кратко основные модели станков для производства пеллет из опилок.

Отечественные производители

Гранульный пресс MZLP-200, Москва.
мощность двигателя 5,5 кВт/ч,
диаметр гранул 6 мм,
цена 150 тыс. руб.
Щепорез МР-5, Ижевск.
мощность двигателя 40 кВт/час,
стоимость от 190 тыс. руб.
Измельчитель молотковый МИ-3, Ижевск.
мощность двигателя 40 кВт/час.
затраты от 360 тыс. руб.
Аэродинамическая сушка, ООО «Купец» г. Пермь.
производительность до 400 кг/час,
цена 15,6 тыс. USD.

Зарубежные производители

Сушильный барабан для пеллетного сырья, Германия-Китай, поставщик «АзияТехноИмпорт», г.Новосибирск.
габариты 1,5 х 12 м.
Пресс-гранулятор СРМ (California Pellet Mill), США/Нидерланды.
мощность двигателя от 90 до 500 кВт/час,
диаметр гранул в зависимости от модели,
цена от 160 тыс. евро.
Гранулятор пеллет серии SKJ2, Германия-Китай.
производительность до 50 кг/час,
стоимость 80 тыс. руб.
Охлаждающий бункер для пеллет SKLN, Германия-Китай.
производительность до 1500 кг/час.

Процесс изготовления пеллет на производстве представлен в видео:

Видовое разнообразие

Существует несколько типов прессов:

гидравлические;
шнековые;
ударно-механические;
грануляторы.

Отличия состоят в способе создания давления и характеристиках брикетов.

Гидравлический

Станки этого типа имеют следующие характеристики:

Способ производства – прерывистый.
Рабочий механизм – гидравлический: усилие создается путем нагнетания масла в полость гидроцилиндра.
Удельное давление – 500–1500 кг/кв.см.

Гидравлический станок имеет прерывистый способ производства.
Сырье загружают порциями в пресс-форму (стакан). После сжатия извлекают готовый брикет.

У гидравлических прессов 2 достоинства:

низкая стоимость;
брикеты имеют форму кирпича (RUF), что облегчает транспортировку и хранение.

Недостатки:

малая производительность;
относительно низкое давление – плотность брусков не превышает 0,75–0,8 кг/куб.см.

Шнековый

Характеристики прессов:

Способ изготовления – непрерывный.
Рабочий орган – вращающийся шнек (как в кухонной мясорубке).
Удельное давление – до 3000 кг/кв.см.

Пресс работает по принципу экструзии: шнек продавливает смесь сквозь постепенно сужающееся отверстие – фильеру. Благодаря конической форме канала сила сжатия со стороны его стенок в несколько раз превышает давление, развиваемое винтом. Похожий эффект наблюдают при вбивании клина в щель, что приводит к раскалыванию древесного ствола.

Шнековый пресс продавливает смесь сквозь сужающееся отверстие.

Преимущества установки:

Высокая плотность брикетов – 1,08–1,40 кг/куб.см. Такое топливо долго горит и дает много тепла.
Высокая производительность. Благодаря непрерывной работе экструдера за единицу времени удается получить больше брикетов, чем на гидравлической установке.
Полено имеет формат Pini&Kay – с 6-угольным сечением и сквозным отверстием посредине. Канал обеспечивает поступление воздуха к внутренним слоям и, как следствие, максимально полное сгорание и минимальную зольность.

Недостаток шнекового пресса – высокая стоимость.

Ударно-механический

Характеристики оборудования:

Способ производства – непрерывный.
Рабочий орган – вращающийся коленчатый вал с закрепленным на нем шатуном (кривошипно-шатунный механизм).
Удельное давление – до 2500 кг/кв.см.

Есть еще одна разновидность экструдера, когда сырье продавливает через фильеру поршень, двигающийся возвратно-поступательно.

По стоимости и производительности ударно-механические прессы занимают среднее положение между гидравлическими и шнековыми моделями. То же можно сказать о плотности бруска: она составляет 1–1,15 кг/куб.см. Он имеет сечение круглой формы (тип Nestro) со сквозным отверстием.

Ударно-механический пресс работает непрерывно.

Недостаток оборудования – ускоренный износ подшипника из-за ударного воздействия.

Несмотря на это, такие прессы получили широкое распространение благодаря оптимальному сочетанию цены установки и качества продукта.

Пресс-гранулятор

Это универсальный экструдер для изготовления мелкофракционного прессованного продукта. Если сырьем выступает измельченное зерно – на выходе получают комбикорм; если опилки, торф, шелуха семян и пр. – топливные гранулы (пеллеты). Преимущество малокалиберных брикетов состоит в возможности автоматической подачи их в камеру сгорания котла шнековым или поршневым питателем. Теплогенератор должен быть оборудован специальной пеллетной горелкой.

Чем хороши брикеты

Топливный брикет – измельченная древесина и древесные отходы, спрессованные в форму, удобную для транспортировки и хранения.

В результате обработки на станках прессованием под высоким давлением готовые брикеты приобретают новые качества. Их применение вместо обычных дров в печах, каминах и дровяных котлах дает следующие преимущества:

повышенная температура горения и, соответственно, лучшая теплоотдача;
большая плотность брикетов приводит к более длительному горению одинакового объема;
уменьшенное образование сажи и зольных остатков;
брикеты выпускаются различной формы – короткие цилиндры, прямоугольные кирпичи. Но в любом случае они удобны для хранения и переноски.

Если сравнивать с обычными дровами, то ни по одному параметру евродрова не будут хуже. К недостаткам можно отнести то, что по внешнему виду брикета не всегда можно определить конкретную древесину, из которой он изготовлен. И если, например, требуется именно березовый брикет, то приходится положиться на добросовестность производителя.

Критерии выбора пресса: на что обратить внимание

Выбирая станок, учитывайте следующее:

Мощность электродвигателя. Она ограничена пропускной способностью автоматического выключателя на вводе в дом и сечением кабелей. Наиболее энергоемкими являются шнековые агрегаты.
Расстояние до сервисной службы поставщика. Чем ближе она расположена, тем быстрее выполнят ремонт и тем меньше будет убытков от простоя оборудования.
Консультирование по телефону. Полезная услуга от поставщика или дилера позволяет избежать ошибок и сэкономить деньги.
Объем доступного сырья и емкость рынка. Затраты на покупку машины с избыточной производительностью будут неоправданно большими, а вместе с ними и стоимость ремонта. Эти факторы увеличат срок окупаемости оборудования и приведут к снижению прибыли от производства.

Выбирая станок, учитывайте мощность электродвигателя.

Оборудование для создания отопительного материала

На сегодняшний день существует множество фирм, поставляющих оборудование для производства топливных брикетов, зачастую они же и предлагают услуги по установлению. В некоторых случаях проводят уроки пользования приборами.

Для изготовления топлива своими руками понадобится следующее:

для измельчения вторсырья;
Пресс для брикетирования (гидравлический, шнековый или ударно-механический;
готового изделия.

Если есть возможность просушки материала на свежем воздухе или получать их сухими от других производств, то можно обойтись и без просушивающего комплекса, но следует учесть что опилки должны обладать влажностью не более 13%. А при использовании опилок дробилка не понадобится.

Способы создания устройства

Изготовить в домашних условиях экструдер невозможно. Все самодельные станки прессуют брикеты в форме (стакане) прерывистым способом.

Главная задача конструктора – обеспечить удельное давление хотя бы в 150 кг/кв.см. Эту величину определяют 2 фактора:

создаваемое прессом усилие (прямая зависимость);
площадь поперечного сечения формы (обратная).

Подбирая соотношение этих параметров, достигают нужных характеристик.

Например, станок давит на порцию сырья с силой 1350 кгс. Если брусок имеет сечение 5х5 см, удельное давление составит:

P = 1350 / (5 х 5) = 54 кгс/кв.см

При столь низких показателях брикет будет крошиться. При уменьшении размеров его сечения до 3х3 см, конструктор увеличит удельное давление до:

P1 = 1350 / (3 х 3) = 150 кгс/кв.см

Существует несколько способов добиться большого усилия.

Задача конструктора состоит в обеспечении удельного давления пресса.

Использование мускульной силы и рычага

Это наиболее простой вариант пресса, все его элементы могут быть изготовлены в домашних условиях.

В качестве рычага используют прочную трубу, например усиленную водопроводную диаметром 40–50 мм со стенкой толщиной 4–4,5 (мм). Один ее конец снабжают осью и фиксируют в кронштейне так, чтобы другую сторону можно было поднимать и опускать.

На небольшом расстоянии от точки вращения крепят шток с пуансоном.

Сила сжатия будет равна Q = P * (L / L1), где:

P – вес оператора, воздействующий на свободный конец рычага;
L – длина трубы;
L1 – расстояние от точки вращения до места соединения штока с пуансоном.

Пример:

оператор весит 90 кг;
длина рычага – 3 м;
расстояние от точки вращения трубы до пуансона – 0,3 м.

При таких условиях сила сжатия составит:

Q = 90 * (3 / 0,3) = 900 кгс

Нужно учесть, что такая же сила воздействует на кронштейн в точке вращения рычага, поэтому тот должен быть прочным.

Для достижения давления в 150 кгс/кв.см площадь сечения бруска должна быть равна:

S = 900 / 150 = 6 кв.см

Рычажную установку проектируют так, чтобы производить брикетирование в 1 прием. Иначе придется тратить время на подсыпку сырья, что приведет к снижению производительности.

Глубина погружения пуансона зависит от объема порции. Ее вычисляют по формуле A = H * (1 – (p1 / p2)), где:

H – высота стакана;
p1 и p2 – плотность сырья и брикета соответственно.

Чем больше A, тем дальше нужно отнести шток от точки вращения. Но это приводит к уменьшению силы сжатия.

Подбор параметров производят так:

Вычисляют площадь поперечного сечения трубы, из которой будет сделан стакан.
Рассчитывают требуемое усилие и исходя из этого определяют расстояние штока до точки вращения.
Изготавливают пробный брикет.
Если за 1 подход не удалось обеспечить нужную степень сжатия, отрезают часть стакана, чтобы уменьшить его длину.

Формула для расчета силы давления поршня (m) в зависимости от прикладываемого человеком усилия (M), расстояния от поршня до точки крепления рычага (l) и его общей длины (L)

Если высокая производительность не нужна, делают брикет в несколько приемов, догружая сырье.

Чтобы увеличить силу давления на рычаг, можно привлечь помощника.

Применение гидравлического домкрата

Бытовой гидравлический домкрат развивает усилие в 30–40 тс. Если оснастить им пресс, доступная площадь формы составит:

S = 30000 / 150 = 200 кв.см

Гидравлический домкрат развивает большое усилие.

Такой станок можно оснастить несколькими формами. Тогда раму для пуансонов делают из прочного проката, например двутавра или толстостенной профилированной трубы.

Недостаток пресса на базе гидравлического домкрата состоит в большой продолжительности цикла. Зато у него выше производительность, а брикеты больше похожи на изготовленные промышленным способом.

Конструкция типового гидравлического пресса состоит из рамы и подвижной балки, на которую ставят домкрат. Возврат системы в исходное положение происходит за счет действия пружин

Винтовой механизм прессования

Еще одно приспособление для усиления мускульной силы – винт. Величину создаваемого им давления вычисляют на основании «золотого правила механики».

L1 / L2 = Q2 / Q1, где:

L1 – путь, пройденный точкой приложения мускульной силы;
L2 – перемещение пуансона, закрепленного на винте или рычаге;
Q1 – мускульная сила;
Q2 – развиваемое прессом давление.

Пример:

длина рукояти в хвостовике винта – 80 см (2 плеча по 40 см);
приложенное оператором усилие – Q1=40 кгс;
шаг резьбы винта – 3 мм.

Винтовой механизм прессования усиливает мускульную силу.
За 1 оборот точка приложения мускульной силы, т.е. конец рукояти, пройдет путь:

L1 = 2 * П * 40 = 2 * 3,14 * 40 = 251,2 см

Пуансон опустится на L2 = 3 мм = 0,3 см. Сила воздействия с его стороны на сырье равна:

P2 = (L1 * P1) / L2 = (251,2 * 40) / 0,3 = 33493 кгс

Фактическое усилие будет меньше, т.к. часть энергии оператор израсходует на преодоление трения в паре винт-гайка. Средний КПД подобных приспособлений составляет 25–30%. Значит, рассмотренный в данном примере пресс давит на порцию сырья с силой 33493,3 * 0,25 = 8373,3 кгс.

Преимущества винтовых прессов:

наибольшая сила среди ручных устройств;
компактность;
простая конструкция.

Недостатки:

цикл имеет большую продолжительность;
изготовление винта и гайки придется заказывать токарю.

Оператор должен контролировать прилагаемое усилие, иначе можно сорвать резьбу.

Рекомендуется увеличивать давление понемногу и, как только будет получен приемлемый результат, поставить на винте метку, обозначающую крайнее положение.

Изготовление промышленным способом

Первым этапом при получении топливных брикетов в промышленных условиях является измельчение материала на специальных станках. Зачастую сырьем для изготовления брикетов служат отходы деревообработки – стружки, опилки, щепки. Крупные куски дерева измельчаются до состояния опилок размером не более 4 мм.

Затем происходит тщательная сушка древесины. Удельная влажность материала доводится до 10% и даже меньше. Чем суше древесина для последующего брикетирования, тем лучше качество готового топлива.

Завершающий этап – получение самих топливных брикетов. Для этого подготовленное сырье подвергают мощному давлению. Происходит повышение температуры, а из древесной массы выделяется клейкий компонент – лигнин. При большом давлении и в присутствии связующего лигнина древесная масса формируется в единый твердый брикет.

Плотность такого продукта превышает плотность природной древесины в 1,5-2 раза, что обеспечивает брикетному топливу повышенную теплоотдачу и увеличивает длительность горения. При промышленном производстве евродров различают два способа сдавливания.

Метод прессования

В случае прессования исходное сырье подвергается давлению в подготовленных формах с помощью гидравлического пресса. Типовая величина давления в станке для прессовочного производства топливных брикетов составляет 300-600 атмосфер. На выходе получаются брикеты в виде прямоугольных кирпичей или коротких цилиндров, в зависимости от формы, в которой они прессуются.

Метод экструзии

При этом методе происходит постоянное выдавливание древесной массы из выходного отверстия рабочего канала. Сырье загружается в бункер, оттуда подается в рабочий канал, где дополнительно разогревается. Канал выполнен в виде конуса, сужающегося к выходу. Подача сырья из бункера и его сдавливание в рабочем канале производится на станке шнековым винтом. Подобный пресс на основе шнека обеспечивает давление на сырьевую массу до 1000 атмосфер. Выходящая из экструзионной установки спрессованная «колбаска» охлаждается и нарезается на стержни нужного размера.

Инструкция по изготовлению пресса

Для создания самодельного станка потребуются инструменты:

сварочный аппарат;
болгарка с отрезными дисками по металлу;
дрель;
рулетка;
карандаш или маркер.

Для создания самодельного станка требуется сварочный аппарат.
Порядок действий зависит от того, какой привод будет использоваться.

Ручной

Начинают с изготовления станины. Эта часть воспринимает все усилия, возникающие в элементах конструкции, поэтому она должна быть прочной. Станина представляет собой раму из толстого уголка или профилированной трубы с усилением в местах, подверженных наибольшему давлению.

На следующем этапе делают пресс-форму. Для этого от круглой или квадратной трубы с толстыми стенками отрезают фрагмент нужной длины. В нижней части стакана делают несколько тонких отверстий для выхода воздуха и влаги.

Нужно продумать способ извлечения готового брикета из формы.

Есть 3 варианта:

Стакан оснащают подвижным дном с пружиной под ним. Та выталкивает брикет после снятия нагрузки. Недостаток решения в том, что пружина быстро изнашивается, теряя упругость.
Делают съемное дно. Его демонтируют в конце цикла, затем выталкивают готовый брикет прессом.
Применяют разборный стакан из 2 половин. Перед прессованием на него надевают 2 кольца из арматуры.

Форму помещают в емкость или обваривают по периметру бортиком, чтобы вылившаяся из нее в процессе прессования вода не растекалась.

Ручной пресс начинают с изготовления станины.

Пуансон вырезают из стального листа толщиной не менее 3 мм.

В завершение к станине приваривают кронштейн, предварительно вставив в него ось рычага, или 4 стойки с гайкой для винтового механизма.

Чертежи пресса для изготовления брикетов

С электромотором

К модели на базе гидравлического домкрата с насосом и двигателем предъявляют более высокие требования в части прочности. Действуйте в таком порядке:

Сделайте сварную станину из швеллеров.
По углам приварите стойки длиной по 1,5 м.
Между ними закрепите барабан для смешивания опилок и связующего вещества, снятый со старой стиральной машины или изготовленный из трубы большого диаметра.
Ниже установите стальной оцинкованный лоток для подачи смеси в форму.
Прикрепите к стойкам гидродомкрат.
Сделайте и затем установите на свои места стакан и пуансон, как в ручном варианте.

Пресс готов к эксплуатации.

Технология создания брикетов

Изготовление методом прессования пеллетов и брикетов из отходов деревообработки – давно отработанный процесс. Поэтому при создании самодельного станка для получения качественных «евродров» не нужно ничего изобретать, а можно применить уже существующие наработки.

Описание физики процесса

Использование сыпучего древесного материала для отопления находит свое применение в небольших котельных и печах. Опилки дают ту же энергию, что и дерево аналогичной массы и влажности, однако их хранение в естественном состоянии приводит к появлению грязи и пыли. Поэтому такие отходы прессуют в брикеты различной формы.

С некоторыми допущениями можно сказать, что древесина состоит из клетчатки (целлюлозы) и связывающего ее вещества – лигнина. Каждый экземпляр опилок и стружки сохраняет свою целостность благодаря этому полимеру. Для того чтобы установить прочные связи между отдельными кусочками их также необходимо склеить.

Химический состав дерева и прессованного из опилок изделия одинаков. Но физическая структура брикета другая отличается от строения цельного массива, что приводит к более долгому его горению

В процессе прессования на опилки производится сильное давление, в результате чего из них выделяется лигнин и скрепляет материал в форме. Это связь, конечно, не такая прочная, как в цельной древесине, но ее достаточно, чтобы получившийся брикет не развалился.

Количество лигнина в древесине относительно сухой массы зависит от породы деревьев:

пихта: 30 %;
сосна: 27 %;
ель: 27 %;
осина: 22 %;
береза: 19 %.

Чем больше процент содержания лигнина, тем меньшее давление нужно для его выделения. Поэтому самостоятельно производить брикеты на основе опилок из пихты проще, чем из березы.

Помимо классического пресса для производства топлива из сыпучих материалов существует еще экструзивный станок. Суть его работы заключается в том, что под действием шнека вещество проходит по постепенно сужающемуся каналу.

В результате этого создается очень высокое давление. Однако реализация этого варианта в домашних условиях сложна и требует специфических знаний, поэтому лучше остановиться на моделях с пресс-формой.

Использование клеящего вещества

При промышленном производстве прессованного топлива применяют станки для создания давление в диапазоне 500 – 3000 атм. У некоторых производителей (например, немецкая ) формирование брикета происходит за счет комбинации сжатия с силой 2000 атм. и нагрева сырья до температуры 150°C. Плотность таких изделий достигает 1.2 кг/дм3.

Промышленный станок для прессования опилок стоит дорого и обладает большой производительностью. Он нерентабелен для производства брикетов в малых количествах

Если сделать пресс для брикетов из подручного материала своими руками, то таких характеристик добиться не удастся. Поэтому изделия однозначно будут иметь меньшую плотность и отличаться повышенной склонностью к рассыпанию.

Компенсировать недостаточное выделение лигнина и добиться большей прочности брикетов из опилок можно за счет добавления стороннего клеящего вещества, такого как:

Жидкая глина. Необходимая массовая доля этого растворенного в воде связующего вещества составляет от 5 до 10% от общего веса.
Мокрый гофрокартон.
Самый дешевый разведенный в воде обойный клей.

Процентное соотношение гофрокартона или клея определяют экспериментально, так как оно зависит от крупности опилок, их влажности и создаваемого давления в форме.

Требование к используемому сырью

Даже при использовании промышленного оборудования, затруднительно получить качественные брикеты или пеллеты из древесных отходов, если их толщина более 4 мм. Крупность материала для самодельных устройств должна быть меньше. Это связано с более низким давлением и отсутствием нагрева сырья.

В идеале диаметр опилок и толщина стружки не должна быть больше 2 мм. Подавляющее большинство древесных отходов подходят по этим параметрам.

Но бывают случаи, когда сырье засорено мелкими ветками, щепой или обзолом (кусками коры). Тогда перед прессованием для получения однородной массы необходимо провести предварительную подготовку – измельчить материал, пропустив его через дробилку.

Дробилку для получения древесных отходов толщиной до 2 мм можно сделать самостоятельно. Обыкновенный садовый измельчитель не подойдет, так как дает большую крупность фракции

Для достижения хорошей плотности брикета надо избегать сырья, засоренного травой, песком или почвой. Почвенно-растительный слой в отличие от глины не обладает вяжущими свойствами, поэтому прессованное изделие будет легко рассыпаться.

Также нужно соблюсти условие по процентному соотношению количество коры – ее не должно быть более 5%. Измерить это невозможно, но визуально опилки со значительным объемом обзола выглядят более темными. Опилки должны быть сухими. Повышенная влажность приводит к большей рыхлости брикета и понижению его удельной теплотворности.

Высушить сырье летом можно или на солнце или в проветриваемом помещении. Зимой сушку нужно проводить в веранде или другом подсобном помещении с небольшой положительной температурой. Для более интенсивного испарения можно использовать принудительную вентиляцию.

Измерять влажность опилок или стружки нужно по приведенной выше таблице. Использование влагомера не даст правильного результата, так как с помощью него можно узнать только значение на поверхности кучи

Если давления в самодельном прессе для изготовления брикетов из опилок будет недостаточным для выделения лигнина, то сырье не высушивают, а вместе с дополнительным скрепляющим веществом наоборот замачивают в воде. В этом случае при перемешивании достигается лучшая однородность, а лишняя влага будет удалена при трамбовке.

Полезные советы и общие рекомендации

Создатели самодельных станков для брикетирования советуют поступать так:

Начинать конструирование с подробного чертежа с указанием размеров. Это позволит избежать ошибок и точно определить количество необходимых материалов.
Поручить расчет деталей на прочность инженеру-механику или строителю, хорошо разбирающемуся в сопротивлении материалов.
Периодически проверять изделие на предмет искривлений и перекосов и при обнаружении устранять их. Иначе пострадает качество брикетов.
Готовые бруски просушивать на солнце или в проветриваемом помещении. Это обеспечит высокую теплотворную способность горючего.

Используя в качестве связующего глину, проследите, чтобы в ней не было почвы. Иначе брикеты будут крошиться.

Подробнее о технологии брикетирования

В начале прошлого столетия российский исследователь А.П. Вешняков предложил прессовать мелкую фракцию в элементы определенной формы и размера, которые по теплоотдаче не уступали самому углю. Идея нашла широкое применение и в быту, и в промышленности.

Брикеты угля на просеивающей ленте

Сегодня прессованный уголь классифицируют в зависимости от материала, экологичности, защищенности, формы и типа упаковки. Но двумя основным видами являются:

Для производства с добавлением связующих компонентов.
Для домашнего применения без добавок.

Важно знать, что производственные брикеты категорически нельзя использовать в быту. При их сгорании выделяется большое количество токсических веществ, за отведение которых в условиях производства отвечает специальное оборудование. Ранее при изготовлении бытовых брикетов использовали добавки в виде патоки или крахмала. Но данная технология осталась в прошлом.

Как делать брикеты?

Технологический процесс, применяемый на производстве, в домашних условиях осуществить невозможно. Причина – отсутствие прессового или экструзионного оборудования, способного создать давление хотя бы 30 МПа. Без этого нельзя выделить из древесины лигнин и самодельные брикеты не спрессуются. Выход простой: надо добавить связующее вещество, в качестве которого выступает обычная глина. Ее смешивают с опилками в пропорции 1:10 по массе (1 кг глины на 10 кг отходов), разбавляют водой и тщательно перемешивают.

Получившимся составом наполняют форму и приводят в действие механизм. Если изготовление топливных брикетов производится ручным способом, то необходимо приложить максимальное усилие и держать рычаг до тех пор, пока не сбежит вода. Затем изделие аккуратно извлекается и размещается на площадке под открытым солнцем для просушки. Можно снова приступать к заполнению формы и выдавливанию следующего «кирпича».