ТРУБОПРОВОДЫ (ВОЗДУХОВОДЫ/КАНАЛЫ)

Существует ряд факторов, которые необходимо учитывать при выборе конструкции каналов для транспортировки древесных отходов от оборудования до циклона.

При этом отметим, что трубопроводы, подходящие непосредственно к рабочему инструменту, несомненно, удобнее всего выполнять из гофрированных гибких труб. Ниже приведу несколько фотографий, иллюстрирующих варианты подсоединения гибких труб к некоторым инструментам в моей мастерской:

Простая метровая труба, соединенная с системой аспирации, значительно облегчает уборку пола в мастерской:

Что же касается стационарного участка канала (проложенного по стенам, либо потолкам от циклона до рабочего места), то рассмотрим этот вопрос несколько подробнее.

Выводы по результатам проведенного исследования – смотрите в конце статьи.

Основным из определяющих факторов при выборе конструкции каналов считается фактор обеспечения наименьшего сопротивления движению пыле-воздушной смеси через каналы. Поток зависит от трения в каналах. Вот показатели качества каналов (результаты исследований от фирмы Hasen/Williams, США) для различных типов воздуховодов (чем выше число, тем лучше):

Гофрированный канал (внутри и снаружи)= 60;

Спиральные металлические каналы = 90-100;

Гладкие стальные каналы лазерной сварки = 110-125;

3-х канальный ПВХ = 146.

Обратите внимание, что гофрированный трубопровод имеет настолько низкий показатель, что его использование представляется нецелесообразным.

   

Расположение. Некоторые располагают воздуховоды под полом, но это бывает неудобно в плане монтажа и обслуживания. Все-таки наилучшим представляется расположение под потолком. С подвеской проблем не аозникает – сейчас имеется множество разнообразных решений на эту тему.

Важно: все изменения направления каналов выполняются под углом 45° или меньше. Не допускается 90° – это резко снижает производительность. В случае необходимости сделать поворот на 90°, лучше выполнить его из двух 45° отводов.

Сужение или увеличение диаметра канала – только плавное – без резких уступов. В частности, это касается места соединения круглого трубопровода и прямоугольного входа в циклон, конструкции этого элемента («перехода») когда-нибудь будет посвящена отдельная глава в разделе «циклоны», с таблицами расчетов.

Вторым фактором при выборе материала каналов, вызывающим множество споров, особенно  применительно к ПВХ каналам, является отвод статического электричества и «заземление» каналов.

Поскольку данный вопрос возникает в первую очередь в связи с безопасностью эксплуатации систем пылеудаления, я не мог оставить его без внимания.

Предупреждаю сразу, что не привожу сложные математические выкладки, чтобы не утомлять пользователя, а лишь итоги работы американских исследователей (которые отчасти и были инициированы вопросом безопасности подобных статических электрических полей).

Рассматривая тему электрического поля, давайте посмотрим, что произойдет, если мы имеем равномерное распределение заряда на поверхности бесконечно длинной цилиндрической оболочки (например, на внутренней стороне длинной ПВХ трубы). Каждая точка трубы имеет заряд электрического поля, направленный радиально наружу (или внутрь в зависимости от того, заряд положительной или отрицательной). Поле в любой точке равно сумме всех полей отдельных зарядов.

Что происходит в центре трубы? Имеются разряды, равномерно распределенные по всей центральной оси на расстоянии R (радиус трубы), и силовые линии, направленные к центру трубы (для положительного заряда): в сумме они составляют ноль. Как я уже отмечал, математические выкладки пропускаем.

Одним из важных факторов является то, что без пыли в канале очень трудно получить искру внутри (на самом деле - невозможно в идеальном случае). На практике, труба не бесконечно длинная и заряд не является равномерным. Поля изменяются вблизи концов труб, сгибов и присоединений. Заряды также не являются равномерными, будучи сильнее там, где пыль протекает более энергично.

При исследованиях электрического поля в элеваторах (где главной проблемой является электрическое поле из-за облака заряженных частиц мелкой пыли), конечным результатом являлось то, что на прямых участках, в центре каналов, заряды были незначительны и не опасны, максимальное же электрическое поле фиксировалось вблизи стенок воздуховода и на изгибах каналов.

Это очень важный фактор: когда радиус становится меньше, плотность заряда растет пропорционально. Но радиусы каналов (даже в элеваторах) как правило, не превышают 1 м, а, для сравнения, во время грозы, для образования разряда молнии, радиус должен составлять порядка 103 метров. Соответственно, чтобы получить электрическое поле достаточно сильным, чтобы вызвать статический разряд, нужна плотность заряда пыли в каналах в 100 раз больше, чем нужно, чтобы вызвать статический разряд.

Таким образом, применительно к системам пылеудаления, рассматриваемым в настоящей статье (при монтаже 100 мм ПВХ труб), опасность возгорания по причине статических зарядов, является ничтожной. Что же касается каналов, диаметром 50 мм, применимых для систем с пылесосами, то здесь даже не стоит заморачиваться с заземлением.

К слову сказать, значительно большую опасность, в отличие от статического электричества, в плане искрообразования, представляют кусочки металла, пролетающие по металлическим же каналам, а также ударяющие по металлическим крыльчаткам рабочих колес (при отсутствии промежуточного циклона).

Таким образом, наиболее неприятным моментом, связанным со статикой, является образование «шубы» на наружной поверхности труб.

Какие же способы заземления трубопроводов в системах пыле-стружкоудаления существуют?

(по материалам: http://home.comcast.net/~rodec/woodworking/articles/DC_myths.html)

Первое: вы не можете заземлить собственно ПВХ. Несмотря на все, что вы могли читать, вы просто не можете заземлить ПВХ или любой другой изолятор (диэлектрик). К сожалению, это общепринятый термин, поэтому я буду называть его "заземление", но заключу его в кавычки.

Обычно люди добавляют так называемые "заземления", используя один или несколько из следующих приемов:

- «заземляющий» провод внутри рабочего воздуховода;

- «заземляющий» провод, обернутый вокруг канала;

- «заземляющие» шурупы, ввернутые в тело трубы;

- упаковка «заземляющей» алюминиевой фольгой вокруг каналов.

Возьмем небольшой участок стенки воздуховода, приняв его условно за плоскую пластину. Некоторые заряды расположены на внутренней стенке трубы, некоторые заряды – на внешней. Это немного похоже на плоский конденсатор. Не следует бояться диэлектрического пробоя. Для пробоя ПВХ нужна напряженность поля около 20 миллионов вольт / метр стенки трубы. Поскольку диэлектрическая проницаемость ПВХ составляет около 3, для пробоя необходимо создать заряд в 60 млн. вольт / метр в воздухе. Таким образом, в этом случае вам придется поле примерно в 20 раз больше, чем необходимо для ионизации воздуха в непосредственной близости от трубы! Ну, прежде чем мы достигнем этой точки, каналы будут светиться сами по себе!

Рассмотрим же перечисленные выше приемы «заземления» ПВХ каналов:

Внешний провод «заземления» теоретически должен работать за счет снижения статического заряда на внешней поверхности ПВХ.

Внутренний провод «заземления» теоретически должен работать за счет снятия статического заряда с внутренней поверхности ПВХ, который возникает при трении воздуха и древесной пыли.

Однако, даже голый провод имеет небольшое сечение и снимает совершенно незначительный заряд (при его наличии), распределенный по всей площади поверхности трубы.

Таким образом, эффективность заземляющего провода не имеет большого значения.

«Заземляющие» винты, ввернутые в тело трубы, вообще не могут помочь, поскольку они находятся слишком далеко друг от друга и имеют ничтожную поверхность контакта. Кроме того, контакт пыли с таким «заземлением» происходит доли секунды, в результате снимается ничтожное количество заряда от пыли.

Перечисленные выше варианты заземлений ПВХ призваны удалять заряд в точке, фактически же заряд на диэлектрике распределен равномерно по всей площади и снимать его надо со значительной поверхности.

В конце концов, в качестве оптимального было выбрано следующее простое решение:

Проблема была решена с помощью 5 см широкой ленты (скотча) из алюминиевой фольги, проложенной по внешней и внутренней поверхностям трубопроводов из ПВХ ф100 мм.

Если с проклейкой снаружи проблем не возникает, то с внутренней чуть посложнее.

Нужно взять рулончик скотча, который пройдет в трубу по диаметру. Слегка очистите подложку, приклейте край и, придерживая алюминиевую ленту, протолкните потихоньку рулон, аккуратно раскатывая его, к концу трубы длинным стержнем (лучше – плоской деревянной планкой с закругленным концом, чтобы не порвать скотч), одновременно удаляя подожку по мере раскатывания рулона.

Теперь, имея две ленты (внутри и снаружи трубы), аккуратно просверлим отверстия возле каждого конца трубы через два слоя фольги и вставим винты с гайками (в данном случае предпочтительнее применить детали из алюминия), чтобы получить хороший контакт (известно, что пара «медь-алюминий» дает впоследствии окислы).

Необходимо отметить, что сделанная работа будет бесполезной, если не выполнить устройство самого заземления в соответствии с принятыми правилами (крепление к радиаторам отопления не является заземлением!).

Существует множество, в том числе современных, «придвинутых» приспособлений устройства заземления, достаточно набрать запрос в любом поисковике.

В частности, одним из самых простых и экономичных решений вопроса электробезопасности является защитное глубинное заземление. Такое защитное устройство может представлять собой электрод, перпендикулярно погруженный глубоко (до 40 м) в грунт. Многие фирмы предлагают для этой цели штыри заземления омедненные, резьбовые, с множеством различных комплектующих (контактов, проводов и иной арматуры). Найти их в интернете не составит труда.

Третьим фактором при выборе материала труб каналов в небольших мастерских часто считается «шумность».

Как правило, системы удаления пыли производят не так много шума, что заставляют вас бежать из вашей мастерской, однако многие уделяют внимание и этому фактору. На методах снижения шума от собственно установки остановимся в другом разделе, при рассмотрении конструкции циклона, а что же касается каналов, то, опуская долгие рассуждения, считаем наиболее привлекательными (наряду с «малошумящими», но менее практичными, каналами из ГКЛ), все-таки опять же ПВХ каналы. Положительное влияние на снижение шума при этом отмечено при использовании гибких подвесов труб, типа капроновых или прорезиненных шнуров.

В свете вышесказанного, можно сделать следующие ВЫВОДЫ:

В плане обеспечения низкого коэффициента трения пылевоздушной смеси о стенки труб, удобства и затрат времени на монтаж:

1). Для большинства небольших деревообрабатывающих мастерских, для устройства систем стружкоудаления оптимальным является применение вышеупомянутых армированных шлангов ТОМИФЛЕКС. При всех положительных качествах этих гибких шлангов (включая наличие армирующей стальной спирали, позволяющей заземлить трубу), пользователя может не устроить лишь цена, значительно превышающая цену аналогичных полиэтиленовых канализационных труб, а также может возникнуть проблема с устройством соединений, т.к. не всегда можно найти стандартные переходники различных диаметров.

2). Альтернативным («бюджетным») решением является изготовление каналов из ПВХ канализационных и дренажных труб. ПВХ трубы и фитинги стоят гораздо меньше, чем гибкие шланги и металлические каналы. ПВХ гораздо практичнее, обеспечивают очень хорошее уплотнение стыков (что очень важно для исключения подсосов воздуха и связанных с этим потерь разрежения в трубах на пути от инструмента до вытяжки). К отрицательному фактору в данном случае можно отнести необходимость устройства «заземления» труб для отвода статического электричества.