Как строится муфельная печь своими руками

Муфельная печь для обработки материалов

Муфельными называют печи, предназначенные для обработки разных материалов в условиях высоких температур. От обычной печи они отличаются наличием муфеля, являющегося своеобразной рабочей камерой, а также выполняющего защитную функцию, не позволяя обрабатываемому изделию контактировать с топливом и газами. Несмотря на обилие промышленных предложений, несложно сделать такую конструкцию и самостоятельно. Муфельная печь своими руками по эффективности и КПД ничуть не будет уступать промышленным моделям.

Типы муфельных печей

Классификация муфельных печей выполняется по нескольким признакам:

По предназначению:

 По температурному режиму:

Конструкция

Основной конструктивной особенностью печей этого типа является наличие муфеля. Снаружи от него устанавливаются нагревательные элементы. Такая конструкция позволяет обеспечить равномерный прогрев заготовки, например, керамики, со всех сторон. Для отвода продуктов сгорания устанавливается вентиляция.

Дополнительно печь оснащается регулятором температуры. Простейшие терморегуляторы, только отображающие температурный режим в печи, устанавливаются редко. Они подходят только в том случае, если прибор используется для решения простейших задач. Для профессионального использования потребуется оборудование, способное поддерживать необходимую температуру. Так, если печь применяется для обжига керамики, на терморегуляторе устанавливается температура, которая будет автоматически поддерживаться в течение всего периода работы.

Нагреватель может быть открытым или закрытым. Открытые нагреватели ставятся на печи умеренной и средней температуры, так как при достижении значительных температурных параметров начинается выделение вредных веществ. Закрытый нагреватель помещается внутрь муфеля, поэтому они безопасны с точки зрения выделения токсичных газов, но при выходе его из строя придется полностью разбирать рабочую камеру. Еще один недостаток такой конструкции – продолжительный нагрев муфеля.

Муфели

Муфель керамическая

Муфель может быть изготовлен из разных материалов:

• Из керамики. Этот материал позволяет снизить температурный переход между камерой и нагревательным элементом. К преимуществам относятся также высокий коэффициент теплопроводности. Нагревается и остывает керамика медленнее, чем другие материалы, поэтому керамическая печь непригодна для эксплуатации в скоростном режиме.
• Из керамического волокна. Печь быстро нагревается. Можно устанавливать нагреватели меньшей мощности. Недостаток – хрупкость материала и выделение вредных веществ при высокотемпературных режимах работы.

Конструируем муфельную печь

Сделать муфельную печь можно самостоятельно. Для этого потребуются простые материалы:

• Шамотный кирпич и керамические плиты для муфеля.
• Листовая сталь для корпуса печи.
• Огнеупорные, тепло- и электроизолирующие материалы для заполнения пустот.
• ТЭН.

Печи могут различаться по типу загрузки (горшковая, колпаковая, горизонтальная). Проще всего сделать аппарат с горизонтальной загрузкой. Корпус сваривается из листовой стали. Нет навыков работы со сварочным аппаратом? Не беда. В качестве корпуса можно использовать даже старую газовую плиту или холодильник. Муфельная печь имеет значительный вес, поэтому корпус рекомендуется укреплять. Для усиления конструкции можно обварить ее по периметру стальным уголком. Подойдет фасонный трубный прокат квадратного сечения.

Внутренняя часть корпуса отделывается базальтовой ватой. Найти этот материал можно на любом строительном рынке – он применяется для утепления плоских кровель. Слой минваты должен быть не менее 10 мм. Клеить плиты можно на специальный клей или силиконовый герметик.

Кладка

Соединение кирпичей

Кладка огнеупора начинается с подготовки кирпича. Раствор из шамотной глины заливается в специальные формы со скосами. После этого заготовки подгоняются встык, прижимаются фасками и фиксируются в нужном положении стяжкой из металлической полосы. На каждом кирпиче делаются поперечные пропилы, в которые в дальнейшем будет установлен ТЭН. Канавки нужно сделать в соответствии с конфигурацией ТЭНа. Кладка начинается с донышка, потом делаются стенки. Верхнюю часть можно выложить в виде свода.

Для обеспечения прочности конструкции в кладочную смесь можно добавить 20% цемента. Дополнительное армирование выполняется металлическим уголком. Шамотным кирпичом также выкладывается и дверка печи. Для обеспечения плотности закрывания дверка дополнительно обрабатывается термостойким силиконом. Сделать это очень просто. В местах примыкания дверцы муфель обрабатывается любым разделительным средством, например, солидолом. Силикон наносится на торцы дверцы, после чего она закрывается и плотно прижимается.

Своими руками можно сделать простейшее винтовое запирающее устройство.

Нагревательный элемент

В качестве нагревательного элемента можно установить обычный ТЭН. Хорошо подходят с этой целью спирали из нихромовой и фехралевой проволоки диаметром 6 мм. Намотать спираль можно самостоятельно. Самое важное, правильно определить необходимую длину проволоки. Температура нагрева такой спирали будет зависеть от силы тока. Для определения этой величины необходимо знать напряжение – при использовании печи в домашних условиях оно составит 220В, и сопротивление. Сопротивление нихрома уменьшается при увеличении диаметра проволоки. Можно, конечно, считать с помощью формул, хорошо известных еще со школьных уроков физики, но можно воспользоваться таблицами нагрева нихрома и фехраля.

Нагревательный элемент для печей

Для обеспечения равномерного прогрева и возможности ступенчатой регулировки работы печи потребуется три электрических контура. Спирали закрепляются в ранее выполненных канавках на стенках кирпичей и заделываются в шов. Два контура подключаются последовательно, формируя первую ступень мощности. Отдельно подключается нижняя спираль для второй ступени. Подключение к электросети обязательно должно выполняться через автомат.

Во время установки ТЭНа необходимо немного растянуть спираль, чтобы исключить смыкание витков. В противном случае во время работы нагревательного элемента мощность значительно превысит расчетную, а сила тока приблизится к показателям короткого замыкания. В таких условиях автомат постоянно отключается, и нагреть печь до нужной температуры будет просто невозможно.

Для обеспечения ремонтопригодности печи можно не закреплять ТЭНы в корпусе. При такой конструкции потребуется сделать выводы ТЭНов. Нужно учитывать, что во время работы выводы будут сильно нагреваться. Снизить нагрев можно с помощью создания каналов из керамики. Хорошо подходит для этого обычная плитка, от которой отрезаются небольшие полоски, и в них делаются канавки. Керамические полоски вставляются в кирпичную конструкцию печи. В случае перегорания нагревательного элемента, его достаточно просто вытащить и заменить на новый.

Заключительный этап

Сборка печи

Завершает работу по сооружению муфельной печи сборка конструкции. На дно корпуса укладывается термоустойчивый материал, например, лист асбеста, и выполняется слой огнеупорной заливки. Для заливки можно использовать кладочные смеси на основе шамотной глины, огнеупорные клеевые составы и т.п. Во избежание примыкания заливки к стенкам корпуса можно сделать опалубку из ГКЛ. Далее на дно устанавливаются шамотные кирпичи, являющиеся опорой для камеры, и выполняется еще один слой заливки.

Муфель устанавливается по одному кирпичу. Места стыков промазываются огнеупорным кладочным раствором. Камера должна располагаться строго по центру корпуса. Следующий шаг – создание теплоизолирующего слоя. Сначала убирается опалубка, затем пространство между корпусом и камерой заполняется теплоизолирующими материалами.

В корпусе выполняются отверстия для выводов ТЭНов. Для предотвращения замыкания в отверстия необходимо установить керамические изоляторы. Все оставшееся пространство заливается огнеупорным раствором. Печь практически готова. Остается только просушить ее.

Заключение

Сделать простейшую муфельную печь самостоятельно – посильная задача для домашнего мастера. Простые материалы, привычные инструменты и, конечно же, наличие навыков кладки и работы с электричеством – это все, что потребуется для сооружения конструкции.