ENKOR: Zobrazit téma – Domácí odsavač třísek Cyclone

Tento odsavač třísek jsem sestavil před rokem. Za tu dobu jsem ho kompletně otestoval a mohu říci, že design je vcelku funkční.
Předtím jsem používal podomácku vyrobený „cyklón“ z plastových kanalizačních trubek spárovaný s vysavačem a s tímto designem jsem byl několik let spokojený, měl však své nevýhody – vysavač byl velmi hlučný, průměr hadic malý a často zanášený velkými hoblinami, cyklón z kanalizačních trubek špatně filtroval velmi jemný prach a ucpal filtr vysavače. Navíc se mi zvětšila plocha dílny a mohl jsem do ní umístit spoustu nového nářadí včetně hoblíku. Vysavač evidentně nestačil. Dlouho jsem pokukoval po továrních odsávačkách třísek (zejména Corvette 64), ale nakonec jsem se rozhodl vyrobit si vlastní domácí na bázi cyklonu. Důvodů bylo několik. Při pozorování provozu továrních dmychadel třísek jsem si všiml některých nedostatků:
– také ne vždy dobře zadržují jemný prach z broušení a jsou spíše určeny na piliny a hobliny, takže jemný prach buď vylétává ven nebo ucpává póry filtru a brání pohybu vzduchu;
— všechny nečistoty z trubky nejprve projdou ventilátorem a velké třísky jej mohou zaseknout, zlomit (plast) nebo ohnout (kov), takže se často instaluje mřížka zepředu, která se však ucpe a musí se vyčistit.
– veškerý vzduch, který odsavač třísek pohání, zůstává v dílně a časem se ohřeje a pro malé prostory v létě je to důležité.

V mém návrhu se odpad nejprve dostane do „cyklónu“, oddělí se od vzduchu a teprve poté se dostane do kontaktu s oběžným kolem. V souladu s tím se na oběžné kolo může někdy dostat pouze jemný prach. Vyvedl jsem „výfukovou trubku“ přímo na ulici. Tím se odstraní i špatně filtrovaný prach a zároveň vznikne další pohyb vzduchu v dílně. Vzhledem k tomu, že moje dílna je v polosuterénu, ukázalo se, že východ je na úrovni země ve slepé uličce, kam kromě mě a koček nikdo nechodí, a za poslední rok byl prach vidět jen na pavučinách a i to jen na velmi malé ploše. Pokud taková možnost pro odvod vzduchu neexistuje, jsou HEPA filtry instalovány uvnitř dílny, ale pak je třeba je pravidelně čistit, nejsou levné a pohyb vzduchu bude uzavřen.

Přes všechny výhody má můj návrh i své nevýhody. Hlavní věc je, že je docela objemná a vyžaduje stacionární použití, ale to jsem chtěl udělat už dlouho. Stačí posbírat elektroinstalaci v dílně a problém je vyřešen. Navíc cyklónové filtry vyžadují o něco výkonnější motor, protože sací výkon klesá na samotný „cyklón“ musí být instalováno účinnější oběžné kolo, což má vliv na motor. Také sběrač prachu musí být pevný.
Pokud nainstalujete měkký, pak při sebemenším zablokování vstupního otvoru bude sběrač prachu stlačen, a to velmi rychle a s hlasitým třeskem. Pytle nebudou fungovat, takže musíte odpadky vylít později, a to není příjemná procedura.

Vytvořit takové zařízení úplně od nuly je docela těžké, takže jsem se hodně naučil z jiných DIY projektů na internetu. Podle návrhu Billa Pentze. Na jeho stránkách najdete bezplatné výpočty a výkresy a také spoustu teorie o konstrukci cyklónových filtrů. Proto jsou rozměry dílů převzaty z jeho tabulek a vzorců. Některá řešení byla také získána experimentálně a budu o tom mluvit samostatně.

Montáž oběžného kola
Začal jsem pracovat s oběžným kolem, které se mi zdá jako nejtěžší prvek. Existuje několik typů ventilátorů, ale pro odsavače třísek je vhodný pouze radiální typ. Pokud nainstalujete běžný axiální, pak pokud je vzduchové potrubí náhle zablokováno, existuje šance, že se oběžné kolo rozpadne.
Samozřejmě si můžete koupit hotový radiální ventilátor v pouzdře, který zjednoduší montáž, ale zkomplikuje opravy, shánění náhradních dílů, spojování s jinými díly a výrazně se prodraží. Kromě toho rád vyrábím dřevěné mechanismy a mohu říci, že pro domácí použití nejsou o moc horší než kovové.

Pro odsavač třísek byl použit asynchronní motor 1.5 kW/3000 ot./min. Toto je opět Pentzovo doporučení a toto je minimum. Bez vytvoření silného proudění vzduchu totiž nebude dosaženo kvalitní filtrace a část pilin se může usazovat v rozvodech. Použil jsem starý třífázový motor, předělal jsem ho na 1 fázový 220 voltů a vyměnil ložiska.
Pokud nemáte po ruce starý motor, doporučuji rovnou koupit jednofázový/kondenzátorový motor. Stojí to víc, ale bude jednodušší to připojit a používat a k tomu se ještě vrátím.
Ventilátor je sestaven z překližky. Velikost oběžného kola byla zvolena tak, aby nedocházelo k přetěžování motoru. Zde jsem využil zkušenosti Matthiase Wandela. Experimentálně ověřil, že pokud je na hřídel motoru připevněna tyč v podobě vrtule (s otvorem uprostřed pro hřídel), pak lze pozorováním wattmetru určit maximální délku lopatek při nepřetížení motoru. V tomto případě není prakticky žádný rozdíl mezi zatížením tyče nebo hotového oběžného kola a tuto velikost lze vzít jako základ. (Experiment je nebezpečný, provádějte jej pouze v případě, že jste si jisti spolehlivostí upevnění, s velkou opatrností a nestůjte v rovině otáčení lopatek). Můj průměr ventilátoru je 350 mm. Výška: 100 mm vnitřní a 120 mm vnější. Od Matyáše jsem si vypůjčil i tvar lopatek a jejich počet. Udělal několik možností a experimentů a přišel k této jako nejoptimálnější z hlediska výkonu a hluku.
Lopatky jsou zakřivené a oběžné kolo se otáčí zakřivenou stranou dopředu. Tato varianta je výrobně složitější než rovné lopatky a na první pohled má nižší účinnost, ale snižuje se zatížení motoru, který není přetěžován ani při zcela uzavřeném sání a objem čerpaného vzduchu lze měnit výškou oběžného kola. Při výběru velikosti ventilátoru byste se měli pokusit minimalizovat výšku, protože čím je menší, tím je snazší bojovat s bitím a snižuje se zatížení držáku motoru.
Při pohledu dopředu řeknu, že mé výpočty dopadly správně – při připojení nářadí i s velmi malým průměrem hadice (20 mm) motor neutíká jako ve vysavači, ale naopak spotřeba dokonce klesá. Malý průřez však oslabuje proudění vzduchu v rozvodech a prach se může začít hromadit „po cestě“, ale ten se snadno odstraní krátkým otevřením klapky na plný výkon (průměr vstupu mám 100 mm).

K ohnutí nožů jsem použil dvě 3mm destičky a slepil je dohromady. Tvar je určen speciálně řezanými šablonami. Ohýbal jsem to ve svěráku bez napařování, ale při řezání přířezů jsem vzal v úvahu směr vláken vnějších překližkových desek. Desky byly oříznuty s okrajem, aby bylo možné čepele upravit na přesnou velikost a eliminovat případné deformace při lepení. Lopatky jsem nařezal na délku po sestavení ventilátoru. Oběžné kolo je připevněno k motoru přes překližkovou řemenici. Abych eliminoval případné otlučení řemenice, opracoval jsem ji přímo na původním motoru.

Řemenice má nosnou desku pro upevnění zadní roviny ventilátoru. Lopatky oběžného kola jsou přilepeny k bokům pomocí drážek. Spočítat poloměry ručně bylo docela obtížné, ale mám domácí CNC frézku (na bázi frézky Enkor FME-850).

S jeho pomocí vycházely všechny díly tak, jak měly, i když bylo nutné každou čepel individuálně mírně upravit na své místo.

Po nalepení a instalaci na hřídel motoru však došlo k mírnému viklání v obou osách. Krása dřevěného oběžného kola je v tom, že se dá snadno ztlumit, ale provozovat ho s tepem na 3000 ot./min (a jeho průměr je 350 mm a tloušťka 120 mm) bylo nebezpečné. Proto jsem připevnil pásovou brusku Enkor LME-900 (má pohodlné štěrbiny pro upevnění pomocí svorek) a ručním otáčením oběžného kola odstranil příklep.

Dále bylo provedeno vyvážení odvrtáním překližky ze zadní strany oběžného kola. K tomu jsem vyřízl vložku do vstupu oběžného kola a ventilátor zavěsil svisle na dvě malá ložiska. Část, kde bude těžší jít dolů. Vyvrtáním otvorů se odstraní přebytečná hmotnost. Je nutné zajistit, aby se oběžné kolo neotáčelo v žádné poloze.

Poté jsem riskoval nastartování motoru a ujistil se, že vše funguje dobře.

Sestavení skříně ventilátoru
Spirálová část skříně ventilátoru byla rovněž sestavena z ohýbané překližky ve formě „sendviče“ 2 překližkových pásků o tloušťce 3 mm. Pro tento účel bylo nutné vyrobit speciální formulář.

Nelepilo se to moc dobře – nedostatek svorek se projevil, jelikož bylo nutné mačkat z obou stran najednou, ale „šnek“ bude bočnicemi pevně fixován a zde není důležitá kvalita lepení, hlavní je tvar. Při instalaci oběžného kola by se měla mezera od skříně postupně rozšiřovat, aby se vzduch mohl volně pohybovat. Maximální mezera by měla být na výstupu. Kromě toho jsou nežádoucí jakékoli výstupky nebo nepravidelnosti, protože mohou být zdrojem cizího hluku. Bočnice byly také vyřezány na CNC stroji se všemi montážními otvory najednou.

Kryt skříně je pevně připevněn k motoru a tělo je k němu připevněno pomocí západek pro rychlou demontáž.

V konečné fázi jsou všechny spoje utěsněny okenním pryžovým tmelem, aby byla zajištěna těsnost. Při frézování drážek bylo nutné zohlednit její tloušťku. Vývod je obdélníkový a upravil jsem ho tak, aby pasoval na standardní vzduchový adaptér.

Sestavení cyklonu
Dalším krokem bylo sestavení samotného cyklonu. Skládá se ze dvou částí a je vyroben z překližky a pozinkovaného plechu. Jak jsem již řekl, nákresy byly získány z webu Billa Pentze a velmi se mi líbilo, jak byly jednotlivé díly sestaveny od Ryszarda Grenda. Horní část vytváří víření vzduchu a kužel přímo odděluje nečistoty.

Švy byly spojeny nýty, směr překrytí plechů musel být sladěn se směrem rotace vzduchu. Konce válce jsou řezány a slepeny tekutými hřebíky. Řezejte bruskou Enkor UShM-900/125M.

Tuhost konstrukce zajišťuje překližková zadní stěna (která je zároveň upevňovací stěnou) a cvočky v přední části. Vstup je také namontován na standardní ventilační adaptér a nakloněn směrem k válci, aby sledoval vnitřní cívku. K tomu jsem nejprve vyrobil dřevěný „adaptér“ mezi plastovým adaptérem a kovovým válcem cyklonu. Poté jsem jej rozřezal pásovou pilou po poloměru válce s přihlédnutím k úhlu sklonu. Budou použity obě části, jedna vně a jedna uvnitř válce. Do válce jsem vyřízl otvor a vnější část zajistil šrouby a vnitřní pomocí hmoždinek.

Dále jsem nainstaloval kryt svislou trubkou o průměru 100 mm (pro vlnitou hadici) a upravil jsem jej tak, aby vnitřní část „adaptéru“ těsně přiléhala k trubce. Kolem trubky uvnitř válce musí být vytvořena spirála (jedna otáčka), aby se usměrnil proud vzduchu.

Ukázalo se, že je docela obtížné uříznout samotný spirálový závit (rampu) tak, aby přesně seděl na vnitřní trubku a stěny pouzdra, ale na internetu existují vzorce pro výpočet šroubu šneku – to hodně pomohlo. Nejprve jsem cvičil na kusu kartonu a poté jsem jej vyřízl z pozinkované oceli pomocí šroubováku od Enkor ACCUMaster AKM1802 a zařízení „Cricket“. Rampu jsem uvnitř zajistil páječkou a samořeznými šrouby k dřevěné části vstupu. Všechny spoje jsou na nepracovní straně utěsněny tmelem.

Na internetu jsem také našel výpočty pro cone sweep a sestavil spodní část cyklonu.

Sestavení odsavače třísek
Je čas na finální montáž. Předtím jsem všechny části ventilátoru ošetřil impregnací. Vzhledem k tomu, že montáž cyklonu probíhala souběžně s opravami v dílně, bylo možné schovat všechny dráty uvnitř stěny. Motor je zavěšen na dvou jednoduchých konzolách.

Vzhledem k tomu, že stěna je z OSB desek, byl pod ně umístěn nosný trám a konzoly jsou připevněny bez dotyku desky, aby se na ni nepřenášely vibrace. Motor nemá přírubu, takže jsem si musel vymyslet vlastní upevňovací prvek. Samotný motor je spolu s horním krytem šneka zavěšen z držáků na pryžových tlumičích, které zároveň tlumí vibrace při rozjezdu a zastavení.

Oběžné kolo a cyklon nemají pevné spojení a jsou spojeny hadicí o průměru 100 mm. To umožňuje snadné vyjmutí krytu za účelem údržby.
Vzhledem k tomu, že jsem plánoval odvětrání výfuku venku, vyznačil jsem a vyvrtal jsem do zdi otvor pro trubku a nainstaloval na ni zpětný ventil, aby do něj v zimě nevstupoval studený vzduch.

Horní překližkové tělo cyklonu je nosné a je pevně připevněno ke stěně.

Po sestavení základní konstrukce jsem zjistil, jak vysoká může být nádoba na odpad. Musí být tuhý, protože pokud dojde k zablokování vstupu, cyklon začne stlačovat tělo nádoby. Rozhodl jsem se tedy vyrobit „kýbl“ ve stejném stylu jako cyklon z překližky a pozinkované oceli. Výsledný objem byl 80 litrů.

Kbelík má kolečka, což je pohodlné. Víko kbelíku má těsnění a kruhový břit pro rychlé umístění na kbelík a svorky zajišťují pevné uchycení.
V tomto okamžiku byl extraktor třísek připraven k testování a ke kontrole jsem připojil dlouhou 100mm hadici ke vstupu. Byl jsem velmi spokojen s hlučností a výkonem. Testy byly prováděny na velkých a malých pilinách a také při broušení betonové podlahy. Na ulici vylétl jen betonový prach, a ne moc, ale po natírání podlah už neplánuji tento typ práce v dílně dělat.
Postupně se montovala elektroinstalace.

Použil jsem běžnou kanalizační trubku 110 a 50 mm. Nainstaloval jsem revize na dvě nejrozvětvenější místa. Použití kanalizační trubky je pohodlné kvůli velkému množství armatur a adaptérů, ale nepasuje dobře se 100 mm vlnitou hadicí a v těchto místech jsem použil kulatou ventilační trubku 100 mm. Výstupy elektroinstalace jsou blokovány domácími ventily nebo zátkami. Spoje trubek s překližkovými ventily a adaptéry byly utěsněny horkým lepidlem. Pro pohodlí byly vyrobeny „lopatky“ na zametání.

Po dokončení montáže elektroinstalace bylo odsávání pilin k dispozici na kterémkoli místě dílny, což jsou dvě místnosti. Bylo nepohodlné chodit pokaždé k odsavači třísek zapínat/vypínat, tak jsem se rozhodl nainstalovat dálkové ovládání.

Navíc jsem se okamžitě rozhodl použít rádiové dálkové ovládání, aby bylo vždy nablízku. Jelikož syn občas pracuje v dílně, vyrobil jsem dva dálkové ovladače s paralelním ovládáním. Když se nepoužívají, visí na tyči pomocí magnetu a lze je použít jako stacionární tlačítko. Při zapojování dálkových ovladačů jsem narazil na problém, že jsem používal předělaný třífázový motor s přídavným rozběhovým kondenzátorem, který se musel po nastartování odpojit. V pevném zapojení jsem použil speciální tlačítko, ale dálkové ovládání vyžadovalo přídavné relé. Kdybych měl jednofázový motor, nebyl by problém. V důsledku toho byla řídicí jednotka vyrobena na bázi Arduino Mini. To může být příliš složité, protože stačí běžná zpožďovací linka, ale mohl jsem snadno nastavit přesný čas zpoždění a také přidat několik funkcí. Například zvukový signál před nastartováním, aby náhodou někdo poblíž stojící nevylekal nečekaný start odsavače třísek, také regulace teploty motoru s nouzovým vypnutím (zatím nikdy nefungovala) a také různé indikace provozních režimů. Dále chci udělat automatickou kontrolu plnění nádrže pilinami a dálkové ovládání externího ventilačního ventilu pro rychlé odvětrání dílny.
Projekt se tedy dále rozvíjí.