Hlína → Cihla → Kamna / Habr

V tomto článku chci popsat své zkušenosti s prací s hlínou, výrobou cihel z ní (ve formátu 1:6) a tvorbou zmenšeného modelu typických topných kamen PTO-2300.

úvod

Začněme dětstvím. Vyrostl jsem v domě s kamny na dřevo. Sekání dřeva, přikládání kamen, jazyky plamenů v topeništi, hluk větru v komíně v zimě, nuance seřizování tahu dmychadlem a klapkami kamen, jsem vstřebával odmala. Až v dospělosti jsem se mohl vrátit k možnosti posedět u ohně a přiložit dříví. Zároveň se zrodila touha porozumět konstrukci pecí; jejich typy a účely; provozní vlastnosti; rozdíly a výhody/nevýhody jednoho typu vytápění od jiného.

Zmenšený formát, jakási miniaturizace, byl zvolen záměrně – se stejným kognitivním efektem vyhráváme z hlediska času, objemů použitých materiálů, vynaloženého úsilí, nákladů na dopravu, požadovaných ploch atd. A měřítko lze vždy zvětšit.

jíl

Nejstarší přírodní zdroj objevený lidstvem. Postavili z něj vše: stěny a střešní materiály, kamna, domy, konstrukce a budovy, domácí a kuchyňské potřeby, hračky, řemesla, umělecká díla. Je všude, těžit se dá v jakékoli oblasti, dostupné zásoby jsou obrovské.

Během několikaměsíčního výzkumu se mi podařilo najít tři hliněné lomy v bezprostřední blízkosti (a dozvěděl jsem se o dalších třech až čtyřech potenciálních, ale nenavštívil jsem je). V nich jsem nakopal hlínu různé kvality a barvy. V obchodě jsem koupil ještě dva druhy přečištěné profesionální hlíny na modelování. Paleta barev jílů v přírodě je velmi rozmanitá – od bílé a černé až po celé spektrum červenožluté, dále zelené, modré atd. Mimochodem, první zelený jíl, na který jsem narazil, byl pouhých 200 metrů od mého domu!

Nejdůležitější věcí, pokud začnete těžit hlínu sami, je vyčistit ji od písku, organických nečistot, suti a dalších inkluzí. Pro popis tohoto procesu byl vytvořen speciální termín: elutriace. Technologie je velmi jednoduchá: vykopaná hlína se rozpustí ve vodě a prosévá řadou sít se stále jemnějšími oky. Velké částice se oddělí a na výstupu máme suspenzi s jemně rozptýlenými částicemi jílu. Po usazení, odčerpání přebytečné vody a konečném vysušení hlíny získáváme suroviny pro další pokusy.

Hotovou hlínu můžete skladovat v plastových sáčcích (bez ztráty potřebné vlhkosti) roky. A tento produkt se vůbec nekazí – časem se to jen zlepšuje.

Cihly

Po ruční výrobě několika cihel jsem si uvědomil, že to byl zbytečně pracný přístup. Navíc se ukázalo, že rozptyl ve velikostech je příliš kritický. Bylo potřeba začít dělat formulář a zavést normy.

Paralelně s výrobou formy jsem „česal“ internet, články a knihy, abych zjišťoval, jakou technologií lze rychle a masivně vyrábět cihly. Nejstarší a nejjednodušší je ruční formování. Uvažovalo se také o vytlačování hliněné hmoty pomocí šroubů nebo hydraulických tlačníků, ale tyto příliš ambiciózní plány byly ponechány do budoucna

Počítal jsem s tím, že trouba bude vyžadovat asi 300 plných cihel (nebo asi 500 s půlkami, čtvrtkami a dalšími díly). Obvykle jsem za hodinu a půl dokázal vyrobit asi 20-25 cihel. Tito. kolem 18-22 hodin, udusání hlíny do formy a vylisování hotového výrobku na polici k sušení – a kompletní sada výrobků pro sestavení trouby je hotová!

Použil jsem poměrně hustou, tvrdou hlínu, vyhladil všechny záhyby a nerovnosti a současně jsem nařezal čtvrtiny a poloviny (a také odhadl jejich potřebu). Proto byl tento proces natažen. Kusová výroba je časově nejnáročnější.

Zákon čtvercové krychle

Volbou zmenšeného měřítka cihel jsem v praxi zažil zákon „čtvercové krychle“, který říká:

Pokud se velikost fyzického objektu zvětší, zatímco hustota materiálu, ze kterého je vyroben, zůstane nezměněna, jeho hmotnost se zvýší úměrně třetí mocnině nárůstu, zatímco jeho povrch se zvýší úměrně druhé mocnině měřítka.

příklad: Skutečná standardní cihla má rozměry 250x120x65 mm a hmotnost 3600 gramů. Hustota cihly se rovná 1846 kilogramům na metr krychlový.
Zmenšíme jeho velikost asi 6x. Dostaneme lineární rozměry 42x20x11 mm a hmotnost rovnou 17 gramům.

Tito. změna lineárních rozměrů v poměru 1:6 měla za následek změnu hmotnosti v poměru 1:211. Každý si může pokus zopakovat doma.

Praktické závěry (použitelné pro můj experiment) – hmotnost celého modelu kamen nebude větší než 5-6 kg. Což je velmi výhodné pro stavbu, přepravu a skladování. Cihly této velikosti ještě nejsou miniaturní (není potřeba pinzeta a lupa), ale už ani „kyklopské“ – není třeba převážet váhu nebo vyčleňovat půl místa na „stavbu“. Vše lze rychle a pohodlně sestavit na stůl nebo parapet.

Hořící

Ještě se nedotýkám střelby. Pevnost nepálených cihel je pro zdění více než dostatečná. Spalování vyžaduje přístup k ohni a pecím. Z hlediska IT lze tyto práce oddělit do samostatného subsystému a studovat později. Zatím věříme, že v metodu Hořící() existuje dočasný “stub”, který vždy vrátí “true”.

Upéct

Kamna jsem začal vytvářet studiem teoretických a praktických zkušeností lidstva. Vše na toto téma je již dávno do detailu zpracováno – palivo je drahé a jeho spalování nákladné (ve všech ohledech). Proto lidé přišli na řadu optimálních návrhů, které jim umožňují získat maximum tepla z jednotky palivového dřeva, uhlí, rašeliny atd.

Jako příklad jsem zvolil typická topná kamna. PTO-2300

• hmotnost – 1260 kg
• plocha teplosměnných ploch – 5,5 mXNUMX.
• konvekční systém – zvonovitý
• komín – namontovaný
• druh povrchové úpravy – spárování

• s jedním spalováním – 1400 W
• s dvojitým ohřevem – 2300 W

• s jedním spalováním – 1600 W
• s dvojitým ohřevem – 2500 W

• keramická cihla – 210 ks.
• šamotová cihla – 76 ks.

Topeniště je obvykle vyrobeno ze šamotových cihel (v mém modelu je to bílá cihla) a výměník tepla (nebo systém kanálů, hmota pece, která uchovává teplo) je vyrobena z červených cihel. Nutnost použití šamotových cihel je způsobena vysokými teplotami vznikajícími při spalování.

Různé druhy paliva vyžadují topeniště různých velikostí, tvarů a provedení. A jiný přívod vzduchu. V případě spalování tvrdého a hnědého uhlí vyžaduje rašelina menší topeniště a přítomnost popelové jímky – přívod vzduchu zespodu, přes rošty.

Kamna jsem navrhoval na topení dřevem, proto jsem vzal větší rozměry topeniště a zvolil topeniště na dřevo. V naší oblasti se v kamnech pro domácnost netopí uhlím a rašelinou (prostě nejsou k dispozici) – používají výhradně palivové dřevo.

Samotné zdění je velmi jednoduché. Pokud nepoužijete spojovací řešení, ale jednoduše sestavíte konstrukci pece řádek po řádku, samozřejmě. Cihla po cihle, cihla po cihle. Vyrábíme model, ne skutečný vzorek, že? To znamená, že se nemusíte starat o sešívání švů. Navíc tyto cihly možná budete chtít v budoucnu vypálit nebo je použít v jiném projektu.

Mimochodem, kamnáři říkají, že správně navržená kamna nevyžadují maltu, aby bylo zajištěno, že všechny její prvky budou držet pohromadě jako jedna monolitická konstrukce. Tito. Utěsnění švů je nutné pouze k zajištění těsnosti a ochraně osob před produkty spalování vstupujících do obytného prostoru.

Udělal jsem něco na dně sporáku zákopy — malé teplovzdušné kanálky v podkrbové části komunikující s místností, kterými cirkuluje vzduch vytápěné místnosti. Šatny zvyšují tepelný výkon kamen a eliminují přehřívání podlahy, na které jsou kamna instalována.

Kování

Původně jsem chtěl topeniště a čistící dvířka vyfrézovat z duralu a vyřezat klapky z plechu. Pak jsem si to rozmyslel a tyto kartonové díly rychle sestavil a slepil. Získání správné velikosti a úprava vzhledu je s touto technologií mnohem jednodušší a rychlejší. Vše pokryjeme lesklou barvou z rozprašovače, počkáme, až zaschne – a dostaneme produkty, které potřebujeme.

Roštová nebo krbová pec?

Zpočátku, ve starověku, byly všechny pece stavěny s topeništěm. V procesu evoluce člověk zdokonalil kamna tím, že k nim přidal rošt (pro spalování různých druhů paliva). O tom, jakou pec postavit – roštovou nebo nístějovou, se vedou bouřlivé diskuze.

U roštových pecí se palivové dříví pokládá na rošt (rošt). Rošt tedy slouží jako dno topeniště. Primární spalovací vzduch je k palivu přiváděn přes rošt.

V krbové peci je palivové dříví umístěno na ohništi. Dno je název pro pevnou podlahu topeniště. V topeništi topeniště je primární vzduch přiváděn dvířky topeniště.

Otevřel jsem řadu dávky a to ohniště topeniště (ve srovnání s roštem, využívajícím palivové dřevo jako palivo):

• z topeniště mizí studené jádro (vzduchový kanál pod roštem). Celá hmota pece se zahřívá rovnoměrněji
• palivové dřevo shoří téměř úplně, účinnost je vyšší, získáme více tepla
• vzniká méně sazí a popela
• dno kamen je ohříváno nejen plamenem, ale i doutnajícím uhlím
• zajišťuje nízkou hladinu kondenzátu v komíně a zabraňuje úniku dehtu. Nedochází k vnikání nespálených částic paliva do potrubí.
• spalování v tomto případě probíhá shora dolů, palivo hoří pomaleji a rovnoměrněji, protože hoří pouze vrchní vrstva, nikoli celá hmota (jako u roštového spalování)

Design ve 3D

Před započetím práce jsem zhotovil kompletní model kamen v 3D modelovacím programu. Používám FreeCAD (ale jakýkoli jiný bude samozřejmě stačit). To umožnilo vidět nadcházející „objem práce“, studovat nuance zdiva, představit si pracnost jednotlivých operací a vizualizovat požadovaný výsledek. A samozřejmě se mi velmi líbil samotný proces XNUMXD návrhu.

Z časového hlediska: vytvoření modelu kamen zabralo čtyři až pět večerů (v průměru jedna a půl až dvě hodiny práce). A to s ohledem na vývoj technologie virtuálního zdění. Podruhé si myslím, že jsem to udělal rychleji. Ve srovnání s tím jsem vlastní práci strávil desetkrát více času. Výhody 3D modelování a návrhu jsou jasné.

Pokud není příležitost realizovat nápad v reálném životě, můžete to udělat virtuálně. Mozku je jedno, zda pracuje s obrazem nebo jeho skutečným ztělesněním. Dostáváme téměř stejné potěšení (endorfiny).

Závěr

V životě je vždy místo pro sny, ztělesnění vašich jedinečných nápadů a mimořádných projektů. Žijte život naplno, nebojte se popustit uzdu své fantazii a jít za ní.