Устройство газового котла отопления и принцип работы: схема двухконтурного и конденсационного агрегата

Как устроен газовый котел отопления

Газовый котел — источник тепла для систем теплоснабжения. Это устройство, предназначено для преобразования энергии полученной от сжигания газа в тепло для нагрева водяного теплоносителя системы отопления.

Устройство газового котла обеспечивает реализацию главной задачи — эффективность и надежность автономных систем теплоснабжения, при минимальном участии со стороны пользователя.

1 Как устроены газовые котлы
- 1.1 Двухконтурный котел
- 1.2 Устройство газовой горелки для котла
2 Принцип работы
- 2.1 Как работает конденсационный котел
- 2.2 Принцип работы двухконтурного газового котла
3 Правила эксплуатации

Как устроены газовые котлы

Принципиальная схема устройства газового котла отопления, практически, идентичная для большинства модификаций. Это значит, что главные блоки, из которых собираются котлы и принцип работы газового котла отопления у них одинаковые:

Газогорелочное устройство, выполнено в виде перфорированной прямоугольной конструкции. Внутри которой расположена форсунка. Через нее поступает газовое топливо для сжигания в топочной камере. Эффективность горения обеспечивается благодаря равномерному распределению топлива по всей поверхности горения.
Теплообменный аппарат – стальной короб с развитой трубной поверхностью нагрева. При сгорании газа, выделяющееся тепло нагревает стенки теплообменника, по внутреннему контуру которого протекает греющий теплоноситель. От соприкосновения с горячими поверхностями, бойлер нагревает воду, которая позже отдает свое тепло в отопительной системе. В одноконтурных котлах размещен один теплообменный аппарат, для контура отопления. В двухконтурном — два, в том числе теплообменник ГВС.
Циркуляционный насос служит для принудительного движения греющей воды в контуре отопления. Устройство присутствует только в моделях котлов с принудительной циркуляцией.
Расширительный бачок — защитное устройство, сбрасывающее лишний теплоноситель, который образуется во время нагрева контура отопления.
Дымоходы и комплектующие. Требования к дымоходам для газовых котлов определены правилами СНИП. В котлах атмосферного открытого типа, они подключаются к дымоходам, работающим с естественной тягой.

В закрытых топках — дымоотвод осуществляется через коаксиальную трубу. По центральной части трубы движутся дымовые газы, а по кольцеобразному сечению, с помощью с принудительной вентиляции, воздух из атмосферы нагнетается в топку.

Наличие вспомогательных узлов в котле, отличает его от газовой колонки. Устройство напольного газового котла отличается от настенного, более мощными габаритами и весом, в связи с тем, что в их конструкцию обычно входит накопительная емкость для горячей воды.

Блок автоматики управления и защиты, предназначен для регулирования режимами котла в зависимости от температуры внутреннего/наружного воздуха и защиты агрегата, при создании аварийных ситуаций.

Например, высокое давление газа или теплоносителя, отрыв газового факела, утечка воды, высокая температура греющего контура отопления или ГВС. Ее работа основывается на использовании первичных датчиков — термопары газового котла и работы трехходового клапана.

Двухконтурный котел

Двухконтурный газовый агрегат отличается от одноконтурного котла тем, в его конструкции размещен не один теплообменник для отопления, а два — первичный и вторичный.

Первый размещен непосредственно в зоне сгорания газа. Его цель состоит в подогреве отопительного теплоносителя. Вторичный выполняет работу по нагреву горячей воды.

Необходимо обозначить, что функционировать синхронно в 2-х режимах двухконтурный газовый котел не имеет возможности. Это объясняет присутствие в его системе трехходового клапана, который при открытии крана горячей воды на смесителе отправляет теплоноситель в контур ГВС.

Устройство газовой горелки для котла

Горелочное устройство газового котлоагрегата классифицируется по следующим типам:

Одноуровневая, способна работать только в двух вариантах — Стоп/Пуск. Несмотря на низкую рентабельность и пониженный ресурс использования, обладают популярностью из-за несложной конструкции и низкой цены.
Двухуровневая, обеспечивает работу котла на двух режимах – 50/100 %. Ее достоинства ощущаются в переходной отопительный период, поскольку для обогрева жилья нет нужды использовать устройство на всю мощность.
Модулируемая — умная система регулировки режимами котлоагрегата, которая способна самостоятельно выполнять настройку работы в диапазоне 20-100 %. Такая система обеспечивает эффективную и продолжительную работу котла. При этом его цена на порядок выше обычных отопительных аналогов с одно и двухуровневыми горелочными устройствами.

Кроме того горелки подразделяются на установки открытого и закрытого типа. При первом варианте воздух, нужный для процесса горения газа, прибывает непосредственно из комнаты, в которой располагается котлоагрегат. Воздух для закрытой топки поступает через коаксиальный дымоход с применением вентилятора для его забора из атмосферы.

Принцип работы

Принцип работы газового котла отопления довольно прост. По обратному трубопроводу из отопительной внутридомовой сети остывшая вода циркуляционным насосом подается на вход теплообменника контура отопления.

Контур ГВС начинает функционировать при открытии крана на смесителе. Такая тепловая схема работы котла в летнее время делает его похожим на работу обычной газовой колонки.

Как работает конденсационный котел

Наименование «конденсационные», котлоагрегаты приобрели ввиду того, что в них реализована технология получение дополнительной тепловой энергии при модификации агрегатного состояния конденсата из пара, находящегося в уходящих газах.

В ходе горения природного газа в конденсационном газовом котле создается водяной пар, который в традиционных агрегатах испаряется, и выбрасывается в атмосферу через дымовую трубу.

Специалисты разработали дополнительное устройство в котле — водяной экономайзер, в котором пар в уходящих газах, превращается в конденсат, при этом высвобождая дополнительное количество тепла, которое в экономайзере передается теплоносителю.

Температура с которой совершается преобразование конденсата, называется точкой росы +55 С, а технологический процесс конденсацией. Эта температура соответствует параметрам обратной сетевой воды, поступающей в котел из системы отопления. Если она будет больше +60 С, то конденсатный котел, будет работать, как традиционное устройство с низким КПД.

Кроме того конденсат — создает весьма агрессивную среду, с содержанием кислот. Поэтому для его сбора и отвода потребуется специальная система нейтрализации, которую жидкость должна пройти, перед тем, как ее можно будет сбросить в городскую канализацию.

В целом конвекционный газовый котел дорогостоящее устройство, однако, экономия топлива до 20 %, позволяют окупить его в течение пяти лет.

Принцип работы двухконтурного газового котла

Принцип деятельности двухконтурного котлоагрегата рассчитан на 2 тепловых режима:

отопление;
ГВС.

В отопительном режиме работа котла практически не отличается от однокотурного котла. Запуск горелки сопрягается с довольно продолжительным пусковым периодом, для того чтобы увеличить температуру в отопительном контуре до рабочих показателей. При достижении основного режима, приток топлива на горелку останавливается.

Температурный датчик внутреннего воздуха, позволяет автоматически регулировать температурный режим и подает сигнал на открытие газа при снижении допустимого уровня.

Современные двухконтурные котлы Бакси, кроме внутреннего температурного датчика оборудуются особенной погодозависимой автоматической системой, которая регулирует работу котла по температуре наружного воздуха за окном здания.
Горелка увеличивает температуру греющей воды, циркуляцию которой по трубопроводам системы отопления обеспечивает циркуляционный электронасос. Встроенный в систему трехходовой клапан переключает движение теплоносителя по отопительному контуру или в систему ГВС.

Сегодняшние нагревательные двухконтурные котлы оборудованы автоматическими системами регулирования и безопасности. Датчики по пламени и тяге в аварийных ситуациях способны перекрыть подачу газа на котел через электромагнитный клапан, тем самым не допустив созданию повышенной концентрации газа, в помещении котельной.

Этот механизм не только перекрывает подачу газа, но и сообщит окружающим об опасности, с использованием звуковой и световой сигнализации, а также запустит вытяжную вентиляцию, чтобы уменьшить содержания метана и угарного газа в воздухе.

Правила эксплуатации

Во время эксплуатации газового котлоагрегата открытого типа нужно гарантировать достаточную подачу воздуха, для того чтобы обеспечить полноту сжигания газа.

В противном случае КПД агрегата будет низким, а объем несгоревшего газа большим, с возможным выбросом в помещение. В топках закрытого типа, также важно следить за достаточностью воздуха и работоспособностью дутьевого вентилятора.

Основные правила по безопасной эксплуатации отопительного котла, работающего на газовом топливе при возникновении запаха газа:

немедленно перекрывают газовый кран на горелочное устройство;
открывают окна для проветривания;
в котлах закрытого типа включают принудительную вентиляцию в системе дымохода газового котла;
не пользуются электровыключателями и спичками;
немедленно перекрывают открытое пламя;
сообщают об аварийной ситуации в газовую службу.

Автономное отопление набирает популярность, для многих домовладельцев оно стало такой же необходимостью в холодный период года, как система кондиционирования летом – доступный уровень комфорта в жилых помещениях, обеспечивающий нормальную жизнедеятельность.

Главную функцию в этом выполняют современные котельные установки – технологичные, инновационные агрегаты способные решать многоуровневые тепловые задачи.

Принцип работы газового котла отопления

Сегодня многие частные дома отапливаются газовыми котлами. Владельцы выбирают их за экономичность, удобство в работе, мощность, компактность и чистоту. Если вы задумались о покупке подобного агрегата, то будет полезным изучить принцип работы газовых котлов. Это не только поможет сделать верный выбор, но и упростит его эксплуатацию.

В этой статье мы выясним как устроены газовые котлы, основные узлы устройства и рассмотрим схемы работы различных видов и типов.

Как устроен газовый котел

Первое, в чем нужно разобраться: из каких основных узлов состоит оборудование. Это не только поможет вам разобраться в причинах неполадок при работе, но и поможет сделать верный выбор при покупке.

Горелка

Основной элемент газового котла. Представляет собой прямоугольную поверхность с установленными форсунками. Современные производители встраивают моделируемый вариант: такая горелка способна потреблять только необходимое количество газа на разных этапах работы, экономя до 15% топлива. Так, при розжиге уменьшается подача газа, чтобы нагрев теплообменника происходил постепенно. Затем подача топлива постепенно увеличивается, приближаясь к заданной температуре и поддерживая ее. После нагрева подача газа вновь уменьшается. Это не только позволяет сэкономить «голубое» топливо, но и положительно сказывается на сроке службе устройства.

За подачу топлива отвечает газовый клапан, который регулируется встроенным электродвигателем. Такое устройство позволяет пользователю самостоятельно задать нужную температуру с помощью электронной платы и панели управления.

Горелки бывают атмосферные и турбированные:

Атмосферные устанавливаются около дымохода и забирают воздух из помещения. Такие горелки независимы от электричества и часто устанавливаются в напольных моделях.
Турбированные не зависят от тяги в дымоходе, потому что за работу отвечает вентилятор, который и выводит все продукты сгорания. Для его работы необходимо электричество, поэтому наиболее часто можно встретить в настенных котлах.

Еще в горелке находится электрод розжига (вырабатывает искру, которая поджигает газ) и датчик контроля пламени (если пламя по каким-то причинам потухнет, автоматика перекроет подачу топлива и оповестит об ошибке).

Теплообменник

Короб с трубками, между которыми находятся пластины (или «ребра», для увеличения полезной площади и скорости нагрева воды). Именно по этим трубкам и циркулирует вода, забирая тепло от нагретых стенок.

Теплообменники изготавливают из разных сплавов, от которых и зависят их срок службы:

Алюминий. Самый легкий металл, поэтому котлы с таким теплообменником имеют компактные размеры. Подвержен коррозии, при работе образуется осадок, который уменьшает эффективную площадь теплообмена.
Медь. Небольшие вес и габариты, при хорошей теплоотдаче. Компактны и устойчивы к коррозии, но изнашиваются быстрее чугунных.
Сталь. Простой и дешевый вариант. Низкая теплопроводность и малый срок службы. Такие теплообменники могут деформироваться или потрескаться при перепадах температур.
Чугун. Долговечны, надежны, устойчивы к коррозии, но чувствительны к перепадам температур. Отлично проводят тепло, но большие и тяжелые, поэтому обычно используются в напольных дорогих котлах.

Если котел двухконтурный, тогда предусматривают два теплообменника: первичный и вторичный. Основной устанавливают над горелкой, его используют системы отопления. Второй необходим для моментального нагрева воды, когда открывается водопроводный кран. Такой теплообменник выглядит как набор пластин, между которыми циркулирует вода. Как только открывается кран с горячей водой, вся вода из первого контура направляется во второй. Именно поэтому двухконтурные котлы не могут одновременно и отапливать, и нагревать воду. При малых объемах потребления горячей воды это незаметно, батареи просто не успевают остывать.

Однако, если расход воды соизмерим с потребностями для отопления, то тут приходит на помощь битермический теплообменник. Это такая «труба в трубе», которая расположена прямо над горелкой. За счет нагрева только одного теплообменника, такой котел может одновременно обеспечить дом и отоплением, и горячей водой. Но стоит помнить: в этом случае очень быстро образуется накипь, которую нужно своевременно удалять.

Циркулярный насос

В старых системах отопления использовалась естественная циркуляция воды. Теплоноситель при нагреве расширяется, поэтому вода на выходе из котла обладает низкой плотностью и весом. За счет этого она легко поднимается по горячему стояку вверх в расширительный бак, а затем под уклоном растекается по радиаторам и отдает тепло. При охлаждении плотность и вес воды увеличиваются, поэтому вновь под уклоном она стекает обратно в котел.

Несмотря на простоту, надежность, энергонезависимость и бесшумность работы такая система имеет серьезные недостатки: сложный и дорогостоящий монтаж, замерзание воды, попадание воздуха в систему отопления, низкую температуру радиаторов в дальних углах.

Поэтому современные котлы оборудуются специальным циркулярным насосом, который и создает давление для постоянной циркуляции воды. Да, в таком случае пропадает независимость от электричества, зато батареи всегда будут теплыми.

Расширительный бак

При нагреве вода расширяется, поэтому необходимо соблюдать баланс в системе отопления. Именно для этого используется расширительный бак, состоящий из 3 частей:

емкость для излишка воды;
мембрана;
емкость с азотом.

Принцип работы прост: лишняя вода хранится в бачке, а мембрана балансирует изменение давления в системе отопления.

Отвод дыма

Любой газовый котел обязательно нуждается в отводе продуктов сгорания. Если камера сгорания открытая, тогда для работы используется воздух из помещения, поэтому здесь нужна хорошая вентиляция и оборудуется дымоход.

Если котел с закрытой камерой сгорания, тогда используется воздух с улицы (с помощью вентилятора) и прогревается продуктами сгорания. Такие устройства не требуют дополнительной вентиляции.

Автоматика безопасности, электроника и модуль управления

В эту категорию входят различные датчики по контролю происходящих процессов в работе котла и мониторинг состояния системы отопления. Система безопасности позволяет защитить агрегат от отсутствия тяги, перегрева или отсутствие пламени в горелке. В этих случаях датчики сообщают о неисправности и модуль управления прекращает работу котла.

Принцип работы

Если температурные датчики установлены, тогда при запуске котла измеряется температура в помещениях – автоматика рассчитывает сколько тепла потребуется. Затем насос закачивает холодную воду в теплообменник. Газовый клапан открывается, через форсунки в горелку поступает газ. Электрод розжига вырабатывает искру, топливо загорается и нагревает теплообменник. Насос перемещает нагретую воду по трубам к радиатору, где вода отдает свое тепло и возвращается в котел. Продукты сгорания выводятся через дымоход. Как только в системе отопления будет достигнута нужная температура, горелка выключается, а котел переходит в режим ожидания. После охлаждения воды горелка вновь запускается. Так работает одноконтурный котел.

Двухконтурные модели работают точно по такой же схеме, за одним исключением: как только открывается кран с горячей водой, срабатывает датчик протока. Он передает сигнал, заставляя систему переключить трехходовой клапан на режим нагрева воды. Вода перестает поступать в батареи и остается в котле, циркулируя во вторичном теплообменнике, который моментально нагревается. После закрытия крана трехходовой клапан возвращается в исходное положение, и вода из первичного теплообменника поступает в систему отопления.

Стоит отметить еще один момент: котлы делятся на конвекционные и конденсационные. В первом случае в результате работы создается также водяной пар, который испаряется и выбрасывается через дымовую трубу.

В конденсационных котлах нашли способ его использовать. В таких устройствах водяной пар превращается в конденсат, который аккумулируется на стенках экономайзера (по сути, дополнительный теплообменник). При этом освобождается определенное количество тепла, которое уходит на нагрев воды. Сам конденсат после обработки и нейтрализации просто сливается в канализацию. Вот таким образом и достигается максимальная эффективность.

Как сэкономить при использовании газового котла?

Следующие меры позволяют достичь дополнительной экономии топлива:

качественный монтаж газового котла;
на короткое время полностью открыть окна, закрыв при этом терморегулирующие вентили;
не перегревать помещение, стараться поддерживать комнатную температуру на уровне 20 °C;
при наступлении темноты опускать на окнах жалюзи;
правильно настроить терморегулирующие вентили;
не загромождать радиаторы и терморегулирующие вентили;
использовать возможности регулирования вашего котла;
включать циркуляционный насос ГВС только во время пользования;
контролировать расход горячей воды;
проводить регулярное сервисное обслуживание: чистку котла и мелкий ремонт.

Устройство и принцип работы газовых котлов

Газовый котел – это сложная саморегулирующаяся система, которая преобразует энергию сгоревших газов в полезное тепло. Именно от его работы зависит комфортный температурный режим во всем доме.

Особенности и принципы работы газовых котлов

Котлы, работающие на газе, являются оптимальным решением для отопления практически любого помещения. Они просты в использовании, имеют небольшие размеры и солидный срок эксплуатации, поэтому одинаково подходят как для частых домов, так и для квартир.

Любой газовый котел имеет 3 основных компонента:

газовая горелка;
теплообменники;
система управления и контроля.

В зависимости от модели котел может иметь различное дополнительное оборудование, такое как насос, вентилятор, расширительный бак, предохранительный клапан, электронную систему управления, диагностики и защиты. Если у котла есть такие дополнительные элементы, то его вполне можно считать миникотельной, которая работает полностью в автоматическом режиме. Она самостоятельно поддерживает заданную программой температуру, контролирует все внутренние процессы, а в случае аварии перекрывает подачу газа и отключается.

Читайте также:

Оцинкованная кровля и ее преимущества

Принцип работы котла

Чтобы понять, как работает газовый котел отопления, нужно не только знать его устройство, но и разобраться, какие программы и функции в нем заложены. В своей работе котел ориентируется на показания датчиков. Он при помощи встроенной электроники определяет потребность в горячей воде и запускает работу управляющей газовой арматуры. После этого включается газовая горелка, которая нагревает воду в теплообменнике до определенной температуры, и циркуляционный насос, который тут же разносит ее по системе отопления. После того как температура в системе достигает заданного значения, котел выключает горелку и переходит в режим ожидания. Когда температура в системе отопления снижается до определенного показателя, котел снова включает горелку и цикл повторяется.

По такой схеме работают все одноконтурные котлы в режиме отопления. Двухконтурные котлы выполняют точно такой же цикл, но его работу может прервать система горячего водоснабжения (ГВС). Двухконтурный котел имеет более сложную систему подготовки воды, так как выполняет сразу 2 функции:

отопление помещения;
горячее водоснабжение.

У него, кроме основного теплообменника, имеется второй контур (скоростной теплообменник), который и предназначен для подготовки горячей воды. Двухконтурный котел может работать в 2 режимах:

летний – только подготовка горячей воды для системы водоснабжения (ГВС);
зимний (смешанный) – нагрев воды для системы отопления и для ГВС.

Если котел работает в зимнем режиме, то вода нагревается в первичном теплообменнике и разносится циркуляционным насосом по системе отопления. При открытии крана горячей воды в котле срабатывает датчик протока. Он подает сигнал на плату управления, которая переключает трехходовой клапан из режима отопления на режим ГВС. В результате горячая вода из основного теплообменника не идет на батареи, а остается в котле.

Она начинает циркулировать по кругу, проходя через вторичный теплообменник и нагревать воду для ГВС.

Вторичный теплообменник пластинчатый, поэтому вода практически моментально нагревается, и мы мгновенно получаем в кране горячую воду. Происходит это до тех пор, пока кран горячей воды не закроется. После перекрытия воды датчик протока сообщает об этом плате, и она переключает трехходовой клапан в изначальное положение, а нагретая вода из первичного теплообменника снова поступает в систему отопления.

Из описания видно, что принцип работы газового котла не позволяет одновременно работать отоплению и подавать горячую воду. Однако уже есть специальные теплообменники, которые могут это делать (о них будет рассказано ниже).

Устройство газового котла

Котлы различных производителей могут отличаться устройством и расположением элементов, однако они все имеют типичную схему. Мы ее рассмотри на примере устройства двухконтурного котла (как самого сложного).

Он имеет такие основные элементы:

газовый клапан для подачи топлива на горелку;
газовую горелку;
блок розжига;
электрод розжига;
датчик контроля наличия пламени;
камеру сгорания газа;
первичный (основной) теплообменник;
вентилятор;
датчик тяги отработанных газов – маностат;
датчик температуры воды в первичном контуре;
аварийный датчик температуры воды первичного контура;
расширительный бачок;
циркуляционный насос первичного контура;
фильтр системы отопления;
датчик давления воды в системе отопления;
кран подпитки водой системы отопления;
предохранительный клапан системы отопления;
трехходовой клапан;
теплообменник горячего водоснабжения (ГВС);
байпас;
датчик протока ГВС;
фильтр ГВС;
кран слива воды;
электронный блок управления (плата управления);
регуляторы температуры системы отопления и ГВС;
переключатель режимов работы (лето, зима).

Как видно из большого количества разнообразных датчиков, половина устройств осуществляет мониторинг работы системы и позволяет котлу безопасно работать в автоматическом режиме. Кроме этого у котла имеются стандартные штуцеры для:

подачи топлива на газовый клапан;
подачи воды в систему отопления;
входа обратной воды из системы отопления;
входа холодной воды для ГВС;
выхода подогретой воды ГВС.

Чтобы более ясно понять работу котла нужно рассмотреть каждый узел в отдельности и определиться с его функциями и назначением. Стоит сразу запомнить что «лишних» и «маловажных» деталей в котле не бывает, и выход из строя даже одной из них приведет к поломке или неправильной работе котла. Ниже мы детально разберем самые важные блоки газового котла, и какие элементы в него входят.

Газовая горелка и система удаления дыма

Основным элементом газового котла является горелка. В современных котлах она модулируемая, то есть способна менять количество потребляемого газа. Эта функция при розжиге и в начале цикла нагрева уменьшает подачу газа (нагрев теплообменника происходит постепенно). Затем увеличивает подачу газа при приближении к заданной температуре и поддерживает ее. Когда вода нагревается и приближается время отключения, газа подается меньше. Таким образом, снижается расход газа до 15% и уменьшается количество циклов включения-выключения, что увеличивает срок службы котла.

Подготовка и подача топлива осуществляется при помощи газового клапана. Во время работы подача топлива регулируется при помощи шагового электродвигателя. Он управляются микропроцессором электронной платы по заложенной на заводе в него программе. Таким образом, при помощи штатной панели управления вы можете задавать необходимую температуру системы отопления и ГВС.

Также на горелке расположен электрод розжига и датчик контроля наличия пламени. Горелка находится в замкнутой камере сгорания, которая оканчивается выводом отработанных газов. На выводе установлен вентилятор для принудительного удаления дыма. Перед вентилятором есть датчик тяги – моностат, который сразу отключит котел, если дым не будет вытягиваться. Особенно часто маностат срабатывает в сильные морозы, когда в выхлопной трубе замерзает конденсат и перекрывается канал выхода отработанных газов.

Теплообменники

Теплообменники делятся на два вида: первичный и вторичный. Первый устанавливается над горелкой, так как в нем подогревается вода первого (отопительного) контура. Он представляет собой набор медных трубок, в которых циркулирует вода с помощью проточного насоса. Для увеличения полезной площади и быстроты нагрева воды на трубки напрессовываются медные пластины (ребра).

Вторичный теплообменник нужен для подогрева воды ГВС. Он имеет отличительные особенности, которые позволяют моментально нагревать воду. Выглядит теплообменник как набор пластин, между которыми раздельно циркулирует вода перового и второго контура. Когда открывается кран горячей воды, вода в первичном контуре идет не на систему отопления, а перенаправляется на вторичный теплообменник. Таким образом, вместо обогрева батарей происходит нагрев воды контура ГВС. Особенность двухконтурного котла в том, что отопление и подогрев воды ГВС не может производиться одновременно. В домашних условиях это практически не заметно, так как расход горячей воды незначителен по сравнению с работой системы отопления.

Когда суточный расход воды велик и составляет конкуренцию системе отопления, используются двухконтурный котел с битермическим теплообменником. Он характеризуются тем, что имеют только один теплообменник, который расположен над горелкой. Его конструкция немного сложнее и внутри трубок основного контура идут трубки контура ГВС. Получается, что горелка нагревает всего один теплообменник, в котором одновременно находится вода системы отопления и ГВС (потому и называют его битермический).

Система ГВС

Главным отличием двухконтурных котлов является система горячего водоснабжения (ГВС). Она позволяет практически мгновенно получать горячую воду. Для этого в котле имеется вторичный контур ГВС, который состоит из пластинчатого теплообменника, датчика протока воды и трехходового клапана. Главным датчиком, который управляет процессом запуска вторичного контура, является датчик протока. При открытии крана он подает команду на плату управления, а та, в свою очередь, на трехходовой клапан, который перекрывает подачу воды на систему отопления и направляет ее на пластинчатый теплообменник ГВС. В результате горячая вода, которая нагревается в основном теплообменнике, с помощью насоса начинает циркулировать по «малому» кругу внутри котла, проходя через теплообменник ГВС и нагревая в нем воду.

Байпас

Он соединяет прямой и обратный трубопровод основного контура. На байпасе установлен регулируемый перепускной клапан, который при возникновении критического давления открывается, и часть воды перетекает из прямого трубопровода в обратный. Клапан обеспечивает отсутствие гидравлических ударов, при включении насоса и ограничивает максимальную скорость циркуляции воды в системе отопления.

Расширительный бачок

При нагреве вода начинает расширяться в системе отопления и чтобы компенсировать избыток давления, устанавливают расширительные бачки. Они есть у всех без исключения котлов, но могут отличаться формой и размерами (зависит от мощности котла).

Расширительный бак состоит из 3 частей:

пространство под воду системы отопления;
мембрана;
пространство, накачанное азотом.

Бачок во время работы отопительной системы за счет мембраны нивелирует изменения давления, поэтому в процессе работы котла давление остается неизменным.

Плата управления и датчики

Какое бы ни было устройство газового котла, в нем обязательно есть плата (блок) управления. Она позволяет выставить необходимые режимы котла, контролирует и анализирует информацию от датчиков, осуществляя автоматическое управление всеми процессами в системе. На самой плате нет никаких регулировок и настроек, все установки производятся на заводе. Единственное что может изменить пользователь – это подключить наружный датчик температуры. Если датчика нет, система контроля ориентируется на температуру воды в системе и при ее остывании запускает котел.

Если подключить датчик, система управления котла начнет ориентироваться уже по нему. Чтобы подсоединить наружный термометр на плате убирается перемычка, а вместо нее подключаются провода контрольного прибора. Существуют простые мембранные датчики, на которых только выставляются максимальная и минимальная температура в помещении. Есть и более сложные электронные датчики, в которых можно указывать не только температуру, но и время включения, отключения котла. Например, котел не будет работать пока вы на работе, а включится за час до вашего возвращения.

Нормальная работа котла, его надежность зависит от множества датчиков и систем контроля таких как:

датчик давления газа в системе;
датчик контроля наличия пламени;
датчик тяги отработанных газов;
датчик температуры воды в первичном контуре;
аварийный датчик температуры воды первичного контура;
датчик давления воды в системе отопления;
предохранительный клапан системы отопления;
датчик протока ГВС.

Благодаря им котел может самостоятельно работать в течение целого сезона без остановок и поломок.

Система блокировки котла

К сожалению, в процессе работы возникают проблемы не связанные с самим котлом, а возникающие по вине внешних факторов. Например, если в доме отключат газ, то котел моментально это определит и отключится. Перезапустить его придется вручную, выполнив специальные команды.

При возникновении ошибок или аварий в работе котла он сразу прекращает работу и подает условный сигнал. В моделях с электронным монитором высвечивается код ошибки в виде набора цифр или букв. В устройствах с аналоговым (механическим) управлением ошибка обозначается морганием индикаторов.

В паспорте любого котла имеется таблица с кодами ошибок, их расшифровкой и инструкцией как сбросить (устранить) аварию. Такие таблицы легко найти в интернете, тем более коды ошибок практически у всех котлов совпадают.

Правильная котельная для частного дома

Безукоризненное соблюдение стандартных требований и практических рекомендаций во время расчета и строительства котельной для коттеджа – это гарантия того, что система отопления в нем будет работать безупречно, а «живое» тепло никогда не покинет ваше жилище.

Домашняя котельная: конструкция

Конструкция современных котельных, используемых в частных домовладениях, может отличаться. Их особенности зависят от вида потребляемого топлива и от типа используемого помещения. По способу расположения следует различать котельные следующих типов:

Встроенные. Котельная встроенного типа располагается непосредственно внутри домовладения. Расположение котельной в частном доме довольно удобно, но подходит не для всякой разновидности отопительных котлов. Так, котлы, создающие много шума (с наддувной горелкой), лучше использовать в изолированных котельных;
Пристроенные. Находятся в изолированном помещении, расположенном в специальной пристройке к коттеджу;
Отдельно стоящие. Отдельно стоящая котельная для частного дома почти всегда располагается в непосредственной близости от дома. С основным жильем он сообщается посредством различных инженерных коммуникаций (теплотрасса, газопровод, водопровод и электрические провода).

В редких случаях котельную оборудуют на чердаке жилого здания. Но это скорее исключение, чем правило.

Пришел к выводу, что отдельно стоящая котельная, по всем показателям и здравому смыслу, лучше встроенной. Хотя ее строительство обойдется дороже. Известные мне примеры котелен отдельно от дома показывают, что потери тепла при передаче минимальны (от котельной до стены дома – 5 метров) при использовании труб из полипропилена с утеплителем в пластиковой канализационной трубе. Про безопасность вообще молчу. Газ есть газ. С ним не шутят. При использовании обособленного объекта в доме отсутствуют котлы, бойлер, бак и вспомогательное оборудование. Нет шума, неприятного запаха, освобождается площадь и. т. д. Вроде бы одни плюсы (кроме удорожания).

Да, для котельных с высокой мощностью (которая может варьироваться от 200 до 500 кВт) и большим количеством оборудования лучше делать отдельное помещение. Это удобно, безопасно и современно. Пусть вас не пугают затраты, связанные со строительством дополнительного домика, а также возможные потери тепла. Построить отдельную котельную стоит, плюсов в этом варианте вы всегда получите больше, чем минусов.

Если проект будет не столь громоздким, то можно ограничиться пристройкой к дому или вообще расположить “кочегарку” в отдельной комнате внутри жилой постройки.

Вот что по этому поводу думает наш пользователь.

Отдельное помещение имеет смысл использовать при большом количестве оборудования. Для мелких котлов, размещающихся на стене, лучше устанавливать котел в доме. Кстати, потери тепла на теплотрассе могут быть достаточно значительными – 20кВт*ч. За зимний день – это 3 куба газа.

Где делать котельную в частном доме, решать вам. Но если в помещении смогло уместиться все необходимое оборудование и осталось достаточно места для его обслуживания, значит, планировка была выполнена безошибочно. Но к этому вопросу мы еще вернемся.

Как построить котельную для частного дома

На сегодняшний день существует стандартный перечень оборудования, который нужно разместить в любой котельной, независимо от ее типа. Давайте рассмотрим его более подробно:

Котел отопления – основной источник тепла для вашего жилища и центральный элемент котельной, способный трансформировать энергию топлива в тепловую энергию;
Бойлер – необязательный и громоздкий элемент, предназначенный для нагрева воды, расходуемой на бытовые нужды;
Расширительный бачок – элемент, позволяющий выравнивать давление в системах отопления;
Распределительный коллектор – устройство, распределяющее потоки теплоносителя в многоконтурных системах отопления;
Дымоход – система вытяжных элементов, отводящих продукты сгорания топлива во внешнее пространство, т. е. на улицу (не используется в электрических системах отопления);
Циркуляционный насос – устройство, ускоряющее циркуляцию теплоносителя (устанавливается в помещении котельной);
Группа безопасности с предохранительным клапаном и системой воздухоотвода.
Система трубопроводов с запорной арматурой;
Система вентиляции.

И еще один необходимый элемент современной “кочегарки” – это система контроля загазованности помещения. В целях безопасности ее рекомендуется оборудовать в любых газовых котельных (см. фотографию).

Старым СНиП 2.04.08-87 этого не предусматривалось, теперь, если у вас подвал, цоколь или пристройка, то обязателен контроль загазованности! Цитирую: “Системы контроля загазованности помещений с автоматическим отключением подачи газа в жилых зданиях следует предусматривать при установке отопительного оборудования: независимо от места установки – мощностью свыше 60 кВт; в подвальных, цокольных этажах и в пристройке к зданию – независимо от тепловой мощности”.

Основные элементы идеальной котельной мы перечислили. А наличие дополнительного индивидуального котельного оборудования и его перечень будут зависеть исключительно от типа системы отопления и от вида используемого топлива. Теперь надо смотреть, как будет делаться правильное расположение основных элементов.

Планировка

Правильная расстановка котельного оборудования – это вопрос, который можно решить, только зная площадь помещения, полный перечень необходимых устройств и их габариты. В большинстве случаев, для того чтобы избежать досадных ошибок при расстановке оборудования, целесообразно обратиться в профессиональную проектно-монтажную организацию.

Вот, что по этому поводу решил для себя один из участников FORUMHOUE.

Я все стараюсь делать нормальным, формальным и красивым способом. Пример: у себя поставил дымоход («Шидель») с вентиляционным каналом. При согласовании проекта газоснабжения дома девушка-инженер долго расспрашивала, как организованы эти элементы, из чего и как они сделаны. Все это отражено в ТУ. Проект в облгазе согласован без проблем. После согласования в ТУ появилось условие об организации в нижней части входной двери решетчатого отверстия.

Но дать несколько общих рекомендаций, касающихся панировки, можно еще до начала ее разработки.

Так, к отопительному котлу должен быть организован беспрепятственный доступ. Это условие необходимо выполнять даже в тех случаях, когда устройство не требует регулярной дозаправки топливом (имеется в виду электрический или газовый котел). Расстояние от стен котельной до установленного в ней оборудования должно соответствовать требованиям в схемах технической документации на эти устройства. Если речь идет о планировке осветительных приборов, то они должны всесторонне освещать пространство – на случай, если понадобится произвести небольшой ремонт (замену насосного оборудования, ремонт автоматики котла и т. д.).

Беспрепятственный доступ должен быть организован не только к отопительному котлу, но, по возможности, и к другим устройствам – к циркуляционному насосу и электрическим выключателями, к бойлеру и вентиляционным отверстиям, к насосному оборудованию, элементам дымохода и т. д. Позаботьтесь об удобствах заранее! Ведь это поможет избежать сложностей в процессе дальнейшей эксплуатации.

Из чего сделать отдельную котельную

Общие требования к организации домашних котельных регламентируются строительными нормами и правилами (СП 41-108-2004, СП 42-101-2003, СНиП 42-01-2002 и т. д.). И будет лучше, если владелец жилья будет руководствоваться во время строительства этими схемами и правилами. Ведь это поможет избежать разногласий с надзорными органами и без проблем получить разрешение на эксплуатацию отопительного оборудования.

Смысл нормативных актов, разработанных государственными органами, бывает трудно постичь обывателю. Но, к счастью, из целого потока информации можно выделить несколько основных мыслей, которые касаются главных требований, предъявляемых к конструкции домашней котельной. Именно так сделали некоторые пользователи нашего форума, которые составляли список этих требований.

1. Высота топочной – не менее 2,5 м;
2. Объем – не менее 15 м³;
3. Окно с площадью остекления – не менее 3% от объема топочной ;
4. Стены, потолки и перекрытия – из негорючего материала;
5. Вентиляция – естественная;
6. Дверь должна вести не на кухню, а непосредственно на улицу или в коридор, из которого есть выход на улицу. В последнем случае она должна иметь противопожаное покрытие;
7 . Если котел – с открытой камерой сгорания, тогда следует предусмотреть приточку ;
8 . Счетчик можно разместить в топочной – в радиусе 0, 8 м от газового оборудования на высоте 1,6 м от пола.

Светлана В выбрала важнейшие требования к обустройству газовых котельных, но они являются актуальными и для других видах топлива. От себя же мы можем добавить еще несколько важных моментов.

Вот пример: если минимальный объем котельной равняется 15 м³, то ее площадь обязательно должна быть больше или равна 6 м². Дверь в котельную может быть не слишком широкой, но не допускается делать ее меньше 0,8 м в ширину.

В процессе работы котельной иногда возникает необходимость сливать воду из системы отопления. Котельная должна быть оборудована дренажным отверстием или выходом в систему канализации.

Стены, как и другие элементы котельной, нужно отделать материалами, которые препятствуют возгоранию и быстрому распространению огня. Для облицовки стен вполне подойдет гипсокартон, керамическая плитка или листы из стекломагния.

Из всех видов напольных покрытий в котельной лучше всего использовать специальную плитку или керамогранит.

Для того чтобы декорировать потолок котельной, следует использовать гипсокартон (можно с утеплителем) или штукатурку. Применение натяжных и подвесных отделочных решений в этом случае недопустимо. Это будет непрактично и подобные материалы обладают высокой степенью пожароопасности.

Если вы желаете более подробно узнать об устройстве идеальной котельной, а также о требованиях, распространяющихся на конструкцию котельной. Если вам необходимо ознакомиться с советами людей, имеющих практический опыт в этом деле, тогда посетите, пожалуйста, соответствующий раздел нашего форума. Все о том, как выбрать систему отопления для своего дома, а так же о монтаже и эксплуатации отопительных систем вы можете прочесть в подробных статях, посвященных этим вопросам. Каждому желающему мы предлагаем к прочтению материал, посвященный строительству энергоэффективных домов.

Ручной станок для декоративного проката профтрубы

В этой статье подробно расскажем, как изготовить два приспособления для обработки (холодной ковки) квадратной профтрубы. Первый вариант — мини станок, второй — ручной кондуктор.

Наибольший интерес для домашних умельцев представляет именно станок.

Конструкции бывают самые разные — мы рассмотрим одну из самых простых. Как прокатать профтрубу своими руками для холодной ковки подробно расскажем ниже.

Привод прокатного станка может использоваться разный — можно прокатывать профиль вручную, а можно и поставить электродвигатель.В домашних условиях вполне достаточно станка с ручным механическим приводом.

Для синхронного вращения валов (нижнего и верхнего) будем использовать шестеренки, которые устанавливаются на каждом из валов. Ведущим валом является тот, который располагается сверху.

Валы для прокатки профтрубы можно сделать наборными — из нескольких элементов или цельными — из стального кругляка подходящего диаметра (но для этого потребуется наличие токарного станка или, как минимум, знакомый токарь).

Изготовление корпуса блока

Материалы, которые потребуются для изготовления корпуса самодельного блока усиления профильной трубы:

металлическая пластина;
круглая стальная труба;
подшипники (типоразмер — 6304);
резьбовая шпилька;
ролики для проката;
шестерни с коленвала авто.

Чтобы собрать корпус блока станка для усиления профильной трубы, с помощью болгарки или плазмореза необходимо будет отрезать пластину металла толщиной 10-12 мм.

После этого сверлим в ней два отверстия диаметром 38 мм (для этого можно использовать коронку по металлу).

От металлической круглой трубы отрезаем два кольца, и привариваем их к пластине. Это у нас будут обоймы для подшипников. По такому же принципу изготавливаем еще одну такую пластину с обоймами.

Берем четыре подшипника 6304, и запрессовываем их в обоймы. По возможности лучше запрессовывать в слесарных тисках. Если же бить молотком, то можно повредить подшипники.

Далее нам потребуются две шестерни с коленчатого вала. К шестеренкам нужно приварить с двух сторон шестигранных гайки. Накручиваем шестерни на вал (в данном случае используется резьбовая шпилька М20).

Гайки на шестернях необходимо приварить к шпильке. Для этого в гайках с помощью УШМ делаем пропил до резьбы шпильки, и после этого аккуратно обвариваем.

Для сборки самодельного станка потребуются еще специальные ролики для декоративного проката (используются для холодной ковки профильной трубы) — как их изготовить, расскажем ниже. Надеваем их на резьбовые шпильки. Между роликами устанавливаем стальные шайбы.

Дополнительно отрезаем четыре металлических полосы — они будут использоваться при сборке (для соединения боковых стенок).

Пошаговый процесс изготовления корпуса блока со всеми пояснениями можно посмотреть на видео ниже.

Изготовление прокатных роликов

В данном случае обойдемся без использования фрезера и токарного станка — способ доступен для каждого мастера. За основу будем использовать шестигранные гайки М30 и М27.

Обратите внимание: гайки нужно использовать от КАМАЗа, но только не обычные строительные — они не справятся со своей задачей. Гайка М30 взята с реактивной тяги, а гайка М27 — со стремянки.

Все размеры деталей и чертежи валов и других элементов конструкции будут представлены автором в видеоролике.

Первым делом изготавливаем самодельный ролик для прокатки квадратной профтрубы 15х15 мм.

Берем гайку М30, стачиваем полукруглую фаску с торца, после чего от края гайки отмечаем разметочным инструментом линию на расстоянии 8,2 мм. Разрезаем эту гайку по нанесенной разметке.

Вырезаем из бумаги шаблон, прикладываем его к каждой грани гайки, и обводим карандашом или маркером.

Далее обтачиваем гайку по разметке при помощи УШМ и шлифовального лепесткового круга.

Теперь нам потребуется гайка М20. Обтачиваем грани лепестковым кругом, и запрессовываем ее внутрь прокаточного ролика таким образом, чтобы края гайки выступали на одинаковое расстояние с каждой стороны.

Аналогичным способом изготавливаем другие ролики для проката для профильной трубы своими руками, но нужно будет учитывать типовые размеры, которые указаны на чертеже.

Например, для изготовления ролика для проката профиля 20х20 мм мы используем гайку М27 и отрезаем ролик не 8 мм шириной, как в предыдущем случае, а уже шириной — 11 мм.

Есть один нюанс — гайки М20, которые запрессовываются внутрь ролика, имеют ширину 15 мм, поэтому их придется наращивать. Либо можно использовать удлиненную гайку М20, и отрезать от нее кусок нужного размера.

Подробный процесс изготовления самодельных роликов для вальцовки (проката) квадратной профтрубы своими руками можно посмотреть в видеоролике. Своим опытом поделился автор YouTube канала Welder DIY.

Сборка станка для усиления профильной трубы

После того как изготовили ролики и другие детали, можно приступать к сборке самодельного приспособления. Рассмотрим основные этапы работ, которые предстоит сделать.

Металлические пластины с обоймами для подшипников выступают в роли боковых стенок корпуса.

Вставляем в них валы (резьбовые шпильки М20) с посаженными на них шестернями и роликами для раскатки (усиления) профиля. Фиксируем гайками.

Перед тем как вставлять шпильки с роликами во вторую боковую стенку, надеваем на них эксцентрики, а к ним — привариваем гайки.

Валы с установленными эксцентриками

Снизу и сверху боковых стенок привариваем по две металлических полосы.

Чтобы зафиксировать блок прокатного станка в тисках, к нижней части боковых стенок необходимо приварить кусок металлического уголка или профильную трубу.

На последнем этапе останется только зачистить сварные швы и покрасить самоделку. Еще потребуется изготовить и установить ручку для вращения приводного вала.

Ознакомиться с пошаговым процессом сборки станка для холодной ковки можно в видеоролике ниже.

Функциональность

Обладая небольшими габаритами и весом, самодельный станок позволяет выполнять много операций по обработке профильной трубы.

На выходе мы получаем не просто усиленный профиль, а еще и декоративный элемент.

При помощи прокатного станка, изготовление которого мы подробно рассмотрели выше, можно создавать разные узоры на поверхности профтрубы — «косичку» и «волну».

Усиленная профильная труба после одно— или двухсторонней прокатки способна воспринимать повышенные нагрузки на изгиб, благодаря чему ее можно использовать при изготовлении различных гнутых декоративных металлоконструкций.

В условиях домашней мастерской применение самодельного мини прокатного станка для усиления профильной трубы вполне оправдано, и конструкция, сделанная своими руками намного выгоднее, чем заводской станок.

Вальцы (ролики) можно использовать самые разные, в зависимости от того, какой рисунок вам требуется. Для раскатывания (расплющивания) концов профильной трубы используются эксцентрики.

Простое приспособление для усиления профильной трубы

Рассмотрим еще один вариант самодельной конструкции, которая отлично подойдет для домашней мастерской (для выполнения небольшого объема работ).

Материалы, которые потребуются для изготовления этого приспособления:

пластина металла шириной 50 мм;
круглая труба (стальная);
подшипники — типоразмер 6201;
метизы — болты, гайки, шайбы.

Необходимые детали для сборки

Отрезаем две пластины шириной 50 мм (толщина металла — не менее 5 мм). Длина первой пластины — 130 мм, второй — 160 мм.

В пластинах металла необходимо просверлить отверстия диаметром 12 мм для установки подшипников. Расстояние между центрами отверстий должно быть 43 мм.

Отрезаем две круглых трубы и привариваем их по краям одной из металлических пластин.

С помощью шайб можно регулировать расстояние между стенками корпуса приспособления — для прокатки трубы квадратного сечения разного размера.

Например, если вам нужно усилить профиль 15х15 мм, то используем две шайбы толщиной по 3 мм. Прибавляем к ним толщину подшипника (10 мм) и получаем расстояние между стенками — 16 мм.

Собираем приспособление (для крепления подшипников используем болты с гайками), и можно приступать к работе. Изготовление подобной конструкции занимает минимум времени.

Конец профильной трубы загоняем между прокатными роликами (подшипниками). После этого фиксируем край профиля в слесарных тисках, и прокатываем вручную — короткими рывками или поступательными движениями.

Подробно, как собрать такую приспособу своими руками, и как потом сделать с ее помощью прокатку профтрубы — смотрите на видео ниже.

Станок для усиления профильной трубы своими руками

При изготовлении конструкций, в которых используется металлопрокат, иногда возникает необходимость использовать станок для усиления профильной трубы, изготовленный своими руками. Проблема возникает потому, что подобные заготовки создают из тонкостенного металла. Поэтому нужны дополнительные ребра, способствующие повышению прочности.

Профильные трубы находят применение при создании металлоконструкций. Они часто довольно успешно заменяют горячекатаный металлопрокат. Масса металла в сварных квадратных или прямоугольных трубопроводах в 5…7 раз меньше, чем у сортового проката. Но иногда прочность оказывается ниже, чем требуется при проектировании.

Область применения профильных труб
Недостатки профильной трубы и способы устранения
Конструкция прокатного станка самодельного типа
Пошаговый процесс изготовления приспособления

Область применения профильных труб

Профильная труба в торговой сети реализуется отрезками, имеющими длину 6 м

Профтруба из тонкого листа имеет ряд незаменимых свойств:

наличие прямоугольного или квадратного поперечного сечения обеспечивает довольно высокое сопротивление, оказываемое изгибающим воздействиям;
против кручения подобный тип сечений работает довольно успешно;
при небольшой массе пространственная конструкция способна выдерживать значительные статические и динамические нагрузки;
подобные заготовки легко выпиливать в заданный размер;
материал легко сваривается всеми видами сварки;
заготовки из профтрубы доставляются на место монтажа, а затем сравнительно быстро и легко собираются в готовое изделие;
используются в качестве металлокаркаса, его в дальнейшем обшивают отделочными материалами.

Оригинальная скамейка, в которой использованы трубы, согнутые в два разных радиуса

Из профильной трубы промышленные предприятия и мастера в своих мастерских изготавливают самые разнообразные изделия. Больше всего представлены сооружения защищенного грунта. Теплицы и парники создают по разным схемам:

с двускатной крышей. Такие конструкции имеют традиционный вид. У них образуются два ската для сброса снега и дождевой влаги. В таких теплицах довольно просторно, стены выстаиваются вертикально;
арочного типа. Чтобы создать подобное изделие, необходимо сначала создать арки. Тут используют вальцы и специальное гибочное оборудование. При минимальных затратах металла и сотового поликарбоната добиваются получения значительной площади утепленного грунта. Такие конструкции изготавливаются по заранее созданным чертежам;
«капля» – особый вид теплицы. В ней имеется островерхая крыша, на которой в зимний период снег практически не задерживается. Высокое пространство используется для выращивания высокорослых растений. Здесь размещают даже довольно крупные деревья и виноград;
«павильон» – еще один интересный тип теплиц. Используется полукруглая крыша при вертикальных стенах. Подобные сооружения позволяют создавать не только теплицы для летнего выращивания овощей, их применяют даже при сильных заморозках. Внутри остается летняя температура, растут теплолюбивые растения.

Парник «бабочка» позволяет подойти к растениям с двух сторон. В жару стенки приподнимаются. В холодное время их опускают. Холод не доберется до растений

Дачная мебель из профильных труб. Из металла можно делать изящные конструкции

Бюджетные столы и скамейки из профильной трубы пользуются высоким спросом у населения

За городом, а также в парках и местах массового отдыха можно с удовольствием пристроиться на удобной качалке

Летом приятно оказаться под душем. Кабинку тоже изготовили из профильной трубы

Недорогая и удобная беседка востребована практически везде. Их ставят на дачах, они находят место в придомовой архитектуре. Небольшая крыша укроет от солнца и дождя

Легкие барные табуреты лаконичны и довольно удобны. Их можно поставить в баре, а можно и дома

Недостатки профильной трубы и способы устранения

При всех плюсах профильных труб есть у них и недостаток. Производители стараются использовать материалы небольшой толщины. Поэтому при проектировании длинномерных изделий приходится закладывать более габаритные заготовки. Теряется легкость внешнего вида.

Но самодельные конструкции довольно часто выполняют из довольно тонкой исходной заготовки. Чтобы усилить профильную трубу от прогиба, в ней добавляют дополнительные ребра. В результате повышается жесткость.

Вопрос можно решить постукиванием молотком по одной из сторон, сминая грань. Можно подойти к вопросу и более рационально: изготовить приспособление, которое несколько изменит форму профиля трубы.

если производит прокат квадрата сверху и снизу, то можно дополнительно создать ребра усиления;
прочность на изгиб увеличивается на 20…30 %, что позволяет применять профтрубы меньшего формата на один и даже два типоразмера.

В результате мастер экономит материал, создает более легкую и интересную конструкцию.

Конструкция прокатного станка самодельного типа

Для прокатывания профильной трубы нужно изготовить простейшее устройство, в котором будут реализованы следующие идеи:

труба перемещается между направляющими подшипниками, установленными с небольшим зазором (0,2…0,4 мм);
сверху и снизу на нее будут давить профилирующие ролики. При проталкивании заготовки между ними будет происходить смятие верхней и нижней граней. Боковые грани изменяться не будут.

Прокатный станок для профилирования трубы 20·20 мм: 1 – стойка; 2 – корпус-крышка; 3 – прокатывающий ролик; 4 – подшипник

Между верхним и нижним корпусами-крышками 2 на специальных осях располагаются подшипники 4. Расстояние подобрано так, что с небольшим зазором профильная труба может проходить между ними.

Прокат производят два ролика 3, установленные на специальных стойках 1. Их приваривают к корпусам так, чтобы ролики сминали трубу на 2,0…2,5 мм с каждой стороны.

Корпус-крышка изготавливаются из пластины толщиной 6 мм

Ролик требуется изготавливать из конструкционных сталей повышенной прочности. Можно применять пружинную сталь 65Г

Для изготовления стойки не требуется использовать дорогостоящий материал. Подойдет сталь обычного качества

В конструкции предусматривается использование рукоятки для вращения ролика. Подобные ручки применяют на стиральных машинах, выпускаемых в восьмидесятые-девяностые годы прошлого века. Их можно найти на металлобазах и местах сбора металлолома.

Пошаговый процесс изготовления приспособления

Чтобы было понятнее, как работает устройство, нужно разобраться с поэтапным его изготовлением.

	Будет изготавливаться прокатный станок, который создаcт регулярное смятие на поверхности трубы.
	Сначала подбирается необходимый материал заготовок. Выполняется разметка для будущих распилов.
	Два подшипника расположатся на пластине на расстоянии, который соответствует размеру трубы.
	Размечается центры сверления для осей подшипников. Задается положение профтрубы, которое она займет при профилировании.
	В качестве осей будут использованы специальные валики. Их наружный диаметр соответствует внутреннему диаметру кольца подшипника. Выполняется специальная проточка, которая зайдет внутрь крышек (верхней и нижней).
	Ролик будет изготовлен из листа рессорной стали.
	Выполняется разметка будущего ролика. Определяется положение центра.
	Циркулем прорисовывается наружный профиль. Изготовление будет выполняться без использования токарного станка, поэтому процесс будет несколько сложнее обычного.
	Просверлены отверстия для осей. Внутрь подшипников забиты валики. Их установили в корпус-крышку.
	Необходимо сформировать внутренние пропилы. В них будут проступать ролики.

	После продольного пиления выполняется поперечное. Приходится вести обработку с обеих сторон. Тогда качество изделия будет выше. Попутно удаляются заусенцы. Притупляются острые кромки.
	Нижняя крышка и подшипники уже установлены. Сверху накладывается верхняя часть. Теперь обеспечивается жесткость самого приспособления.
	Сборка выполнена. Нужно приварить оси. Тогда получится неразъемная конструкция.
	Сначала привариваются только точки. Потом выполняется обваривание. Обязательно проверяется легкость вращения подшипников. Если появляется затруднение в их провороте, то нужно найти причину и устранить ее.
	Пора заняться и роликами. Приходится с помощью УШМ придавать вид, близкий к окружности.
	Зажав в тиски заготовку, выполняют засверливание отверстия. Диаметр равен 12 мм.
	Внутрь вставляют болт, а потом затягивается гайка. Нужен небольшой хвостовик, который можно будет зажать в патроне электродрели.
	С помощью болгарки и дрели можно смоделировать процесс обточки круглой детали на токарном станке. Сначала обрабатывают окружность. Добиваются равного расстояния от центра.
	В дальнейшем снимаются фаски. По центру ролика диаметр больше, чем у торцевых частей. Тогда будет получаться нужный профиль на трубе.
	Видны четкие грани изделия. Таких роликов потребуется изготовить две штуки.

	Заготовка в руках у мастера. Определяется высота стойки, которая потребуется для монтажа роликов.
	Проверяется качество изготовления заготовок. Они должны быть идентичны.
	Вот так ролик будет выступать внутрь приспособления.
	Работать будут с обеих сторон.
	После выполнения примерок и расчетов производится выпиливание стойки. Для нее требуется металл шире (10 мм).
	Стойка готова. Нужно избавиться от заусенцев.
	После зачистки деталь приобретает товарный вид.
	Ставится ось. Собирается каждый узел, проверяется, как вращаются ролики на стойках. Насколько легок их ход.
	Проводится примерка. В самом деле нужно чаще примерять, чтобы потом не ошибаться.
	Прихватываются стойки к корпусу с обеих сторон.

	После прихватки точками и проверки расстояний, а также легкости вращения производится полное приваривание деталей.
	В первом варианте будет проведено испытание изделия. Для удобства перемещения по коротким заготовкам приваривают две рукоятки. Профилирование будет выполняться простым протягиванием вдоль трубы.
	С этой стороны будет заводиться конец профильной трубы.
	Первая проба приспособления. Ставится труба, а потом выполняется надавливание сверху.
	Видно, как формируется новый профиль на поверхности.
	Теперь можно зажать один конец в тисках и пытаться протащить приспособление по заготовке.
	Приходится совершать возвратно-поступательные движения. Нужно смазывать ролики маслом, тогда они будут лучше вращаться на своих осях.
	Каждый ход составляет примерно 80…90 см. Для длинной трубы придется выполнять не менее 8…10 рывков. Поэтому нужна вращающаяся ручка. Тогда движение заготовки будет более ровным. Усилий потребуется меньше.
	Вот такая труба получается в результате ее усиления. Ее можно использовать для теплицы или для изготовления какого-либо другого изделия.

В результате получено несложное приспособление, которое поможет усилить профиль заготовки.

Принцип работы и чертеж станка для усиления профильной трубы

Стандартные профильные трубы квадратного или прямоугольного сечения, благодаря высокой прочности на изгиб при малом весе широко применяются в строительстве. В случаях превышения допустимых значений нагрузки, которые возникают при сильных изгибах, изделия деформируются и разрываются. Исключить негативные последствия позволяет применение труб с усиленным профилем.

Станок усиления профильной трубы

Под усилением подразумевают формирование рёбер на углах квадратного или прямоугольного профиля в процессе прокатки на вальцах специальной формы.

Трубы с усиленным профилем характеризуются высокой прочностью на изгиб, применяются для создания изогнутых конструкций любой степени сложности.

Усиление профиля осуществляется на специализированном оборудовании.

Область применения

Для получения нужной конфигурации профильные трубы последовательно обрабатываются на станках для усиления профиля, кузнечном блоке и на трубогибе.

Трубогиб позволяет согнуть профильные трубы по продольному сечению по заданному радиусу. Такие изделия применяются при монтаже навесов, беседок, козырьков.

Усиление – необходимый этап подготовки профильной трубы к изготовлению завитка методом холодной ковки. Кузнечный блок позволяет создать декоративные элементы из труб с квадратным или прямоугольным сечением, изогнутых самым причудливым образом. Полученные изделия отличаются объёмностью, лёгкостью, низкой ценой.

Конструкция

Станок для усиления профиля по принципу работы и по конструкции во многом напоминает обычный прокатный станок.

Кроме станины и привода движения, основными узлами станка для усиления профильной трубы являются:

Нижний (опорный) вал – 1 шт. Является ведущими, с его помощью трубы перемещаются.
Верхний вал – прижимной. Осуществляет деформацию профиля – прижимает трубу к нижнему валу.

Подающий и приёмный валы надёжно крепятся на массивное основание (корпус), оно должно обеспечивать устойчивость установки во время работы. Механизм подачи обеспечивает вращение валов вокруг своей оси.

Технология процесса

Процесс усиления на простейшем станке выполняется последовательно, с двумя установками труб:

1-ый шаг – установка трубы на вальцы.
2-ой шаг – прокат первых 2-х симметричных сторон.
3-ий шаг — переустановка трубы (поворот на 90 0 ).
4-ой этап — прокат вторых 2-х симметричных сторон профиля.

Станок для усиления профиля

Усиление профиля выполняется на станке холодной ковки, оборудованном роликами для сдавливания профильной трубы перед гибкой в завиток.

Профильная труба

Процесс вальцовки зависит от толщины стенок профильных труб и марки материала, из которого они изготовлены

Приводной механизм

По принципу работы существуют разные виды проводных механизмов:

ручной;
электрический;
гидравлический.

Станок с ручным приводом отличается простой конструкцией, компактностью, рассчитан на небольшие объёмы работ. Работать на нём сможет только физически развитый человек. Деформировать металл придётся при помощи мышечной силы.

Станок с электроприводом для усиления профильной трубы так же занимает не много места. Работает он от электродвигателя, производительность – высокая.

Оборудование с гидроприводом слишком громоздкое. Позволяет прокатать профильную продукцию с максимальными размерами. Предназначено для больших объёмов работ.

Функциональность

Повышенным интересом пользуются многофункциональные модули стационарного типа, которые оснащены:

вальцами для усиления профильной трубы;
вальцами для раскатывания концов заготовок в виде художественных элементов ;
кузнечным блоком для холодной ковки.

Все операции выполняются без переналадки оборудовния и смены инструмента. Модули позволяют изготовить различные декоративные кованные элементы разного размера и требуемой формы.

Примером многоцелевой установки является блок усиления с прокаткой гусиных лапок (ПГЛ), выпускающийся серийно, приспособленный для нескольких операций:

усиление по типу «гусиные лапки» (обжимка, сдавливание);
раскатывание концов заготовки.

После такой обработки труба полностью готова для изготовления декоративного завитка на кузнечном блоке.

Изготовление станка своими руками

Не всегда есть смысл приобретать профессиональный станок. Для разовых работ больше подойдут простейшие установки, сделанные своими руками. Главное, иметь чертежи, тщательно изучить принцип устройства и работу станка, подобрать качественные материалы для заготовок и необходимые инструменты для сборки.

Схема

Принципиальная схема станка для проката 2-х видов сечений профиля в разрезе. На её основании можно получить представление о конструкции и сопряжении основных узлов и принципе обработка труб. В данном случае, верхний вал является ведущим.

Схема станка

Комплектующие детали

Комплектующие вальцевателя прокатки не должны иметь сколов, выбоин, иметь приличный запас прочности, изготавливаться из определённых марок стали.

Валы, оси вытачивают на токарном станке. Некоторые комплектующие можно купить в магазине или снять с других механизмов, например:

самоцентрирующиеся подшипники качения (4 шт.);
звёздочки (4 шт.);
цепь от велосипеда, мопеда.

Для сборки каркаса (основания) потребуется металлопрокат (швеллер, трубы), листы толщиной 5-10 мм. Основание обеспечивает стабильность установки в процессе работы.

Сборка каркаса

Вальцы (по 2 шт. каждого вида) для усиления профиля лучше выточить из легированной стали, для небольшого объёма работ подойдёт и Ст3, Ст10. Заготовки вальцов подвергают закаливанию.

Вальцы и оси должны многократно превосходить по твёрдости обрабатываемые трубы. В противном случае, вальцы придётся часто заменять новыми. Твёрдость вальцов на профессиональных установках не менее 52 НRС.

Инструменты

При сборке станка потребуются навыки (а так же соответствующее оборудование):

токаря;
сварщика;
слесаря.

Крепление сваркой в некоторых местах можно заменить резьбовыми соединениями.

дрель, с набором свёрл;
гаечные ключи разного размера;
уровень для выставления лини горизонта;
штангенциркуль, рулетка.

Конструкция входящих деталей

По краям вальцов вытачивают специальные валики, которые надёжно фиксируют положение трубы во время проката.

Вальцы

Получить размеры вальцов для протяжки профиля можно с комплекта от профессиональных установок. Чертежи вальцов и осей по полученным размерам не сложно разработать самому. Ниже представлен пример чертежа.

Чертеж вальцов

Прокатка каждого размера профиля выполняется вальцами соответствующих размеров. Сделать модель со съёмными элементами не просто, по этой причине вальцы для усиления профильной трубы при сборе станка своими руками рекомендуется делать многоступенчатыми. Это позволит проводить обработку труб разных размеров без переустановки вальцов.

Обе оси имеют одинаковые размеры, но различную длину. На более длинной оси (ведущей) закрепляют рукоятку движения. Ниже представлен чертёж оси с посадочным местом под рукоятку.

Чертёж оси с посадочным местом под рукоятку

Сборочные работы

Каркас создаётся постепенно, по мере сборки остальных деталей. Отдельные элементы основания соединяют между собой сваркой или крупногабаритными болтами.

Расстояние между верхней и нижней осью зависит от диаметров вальцов. При неимении точных сборочных чертежей размеры между осями определяют опытным путём:

устанавливают вальцы на оси;
вымеряют расстояние между осями;
высверливают отверстия на боковых стенках каркаса под установку подшипников;
затем оси убирают в сторону, занимаются установкой подшипников.

Соединение оси и вальцов осуществляется несколькими способами:

при помощи шпонки, размером около 8х8 мм;
сваркой через заранее просверленные потайные несквозные отверстия, выполненные сверлом большого диаметра.

Второй способ доступен, если имеется аппарат для ручной электродуговой или полуавтоматической сварки.

Далее ось вставляется в подшипник, который предварительно закрепляется в буксе, заранее приваренной к стенке каркаса с внутренней стороны. Надёжность крепления – максимальная. В первую очередь оси с вальцами устанавливают в ту боковую стенку каркаса, где предполагается расположить цепную передачу. Затем оси вставляются в подшипники, закреплённые на 2-ой боковой стенке каркаса.

После установки основных элементов укрепляют каркас: