Zaczęło się od chęci zrobienia prostych lampek łojowych… nie mogłem się dogadać z jakimiś “wytwórcami” co by mi dostarczyli proste kształtki z wypalonej gliny, postanowiłem je zrobić sam. Pierwszą przeszkoda, prócz oczywistej mojej niewiedzy dotyczącej tematu, okazał się piec. Gotowe produkty, kompaktowe do użytku domowego kosztują 4 tys. zł i więcej. Suma raczej astronomiczna, jak na wyprodukowanie kilku elementów w przedsięwzięciu obarczonym sporym ryzykiem fiaska.

Zaczęło się szukanie alternatywy…

Po przeczytaniu informacji na temat wypalania w dołach, piecach szamotowych (co wymaga dużo miejsca, drewna/trocin) zainteresowała mnie technika raku. Z opisów wynikało, iż proces jest szybki, wymaga beczki, palnika i tyle.
Po dalszej lekturze (głównie na tematy technologiczno/techniczne) doszedłem jednak do wniosku, że gaz będzie nie najbardziej elastycznym medium. Wyniosłem jednak pomysł na izolację z włókniny ceramicznej, o której można poczytać również w kontekście małych pieców do kucia stali (w celu wykonania np. noży).

Tak powstał pomysł pieca elektrycznego…

Trochę planowania, dzwonienia, czytania instrukcji do pieców i zacząłem zbierać materiały. Z wyliczeń wyszło, iż koszt takiego urządzenia wyjdzie około 500zł. Oczywiście na etapie testów różnych rozwiązań i materiałów sumarycznie wyszło znacznie drożej – ale Wy już nie musicie eksperymentować 😉

Do budowy pieca 35 x 35 x 40 cm (wymiary zewnętrzne) potrzeba:

• Obudowa, w postaci blachy 1,5mm
• Izolacja termiczna – płyty krzemowe, ceramiczne etc.
• Element grzejny – spirale oporowe

Warto również posiadać:

• Termometr do 1000-1100^oC (najlepiej z termoparą K)
• Kółeczka do pieca (co by go łatwiej transportować)

Budujemy nowy piec

(w rytm piosenki “Budujemy nowy dom”)

Tutaj przepis na wykonany prze zemnie piec – przed budową mocno zalecam przeczytać uwagi znajdujące się poniżej, w osobnym podpunkcie.

Teraz Uwaga! Poradnik jest pisany dla ludzi z głową, nie amerykanów potrzebujących napisów na kubku z kawą – że może być gorąca… Tak więc należy uruchomić pokłady szarych komórek i działać z wyobraźnią.

Kosztorys…

Wersja minimum

• 80zł – Blacha stalowa (2 x 1 m, 1,5mm)
• 180zł – Izolacja termiczna (2 płyty Super Isol, 0,61 x 1 x 0,03 m)
• 40zł – Kit wysokotemperaturowy do 1300^oC
• 30zł – Panel grzewczy (1,5 KW)
• 18zł – Farba do pomalowania pieca (odporna do 300^oC)
• 45zł – Miernik z pomiarem temperatury termopara K (na Allegro od 29 zł – 55 zł, szukajcie multimetru z zakresem -50^o – 1000^oC)
• ~400zł – Suma

Wersja optimum…

• 140zł – Blacha oczynkowana (2 x 1 m, 1,5mm)
• 180zł – Izolacja termiczna (2 płyty Super Isol, 0,61 x 1 x 0,03 m)
• 40zł – Kit wysokotemperaturowy do 1300^oC
• 15zł – Silikon do uszczelniania pieców do 1500^oC
• 55zł – Panele grzewcze (2 x 1 KW)
• 240zł – Miernik do pomiary temperatury z termoparą K i logowanie po kablu RS (np. UNI-T 70B)
• 15zł – Termopara K w osłonie stalowej (do kupienia w sklepach internetowych – ale uwaga mogą chcieć zedrzeć kasę – wpiszcie w wyszukiwarkę “sonda temperatury”)
• 24zł – Kółka zamiast nóżek (4 x łożyskowane kółka do 20kg każde)
• ~710zł – suma

Wersja Lux…

Nie podaje wyliczeń – tylko pomysły

• Przede wszystkim większe rozmiary pieca
• Blacha nierdzewna
• Lepsza technicznie izolacja – Super Isol jest najtańszym, dość słabym jakościowo rozwiązaniem. Jednak każda inna płyta jest co najmniej 2x droższa
• Termopara K przeznaczona do ciągłego obciążenia wysokimi temperaturami (130zł) – np. użytkownik Mazkm na Allegro
• Przełącznik wysokiego napięcia – do sterowania piecem z komputera (40zł)

Opis materiałów

Blacha
Zaczynamy od blachy, ja poskąpiłem i wziąłem zwykłą tzw. czarna stal. Czyli normalną węglową, rdzewiejącą od samego patrzenia na nią ;). Koszt to 78zł za arkusz 1 x 2 m (oczywiście zużyjemy mniej).

Izolacja
Potrzebujemy materiały wytrzymujące temperaturę do 1100^o-1200^oC oraz o dobrym współczynniku izolacyjnym (czyli np. klinkier odpada). Do wyboru mamy różnego rodzaju płyty i waty. Ze względu na budowę samego pieca wybrałem płytę, acz zapewne wełny też można wykorzystać (ale specjalne wysokotemperaturowe! – nie mineralne!).

Ze względu na dostępność i cenę (~90zł za płytę) wybrałem materiał o nazwie Super Isol – do kupienia w Castoramie. Musze jednak napisać, iż po testach moje zdanie na temat tego produktu jest bardzo niskie. Mimo, zaznaczonej w specyfikacji odporności do 1000^oC, tak naprawdę materiał ten z czystym sumieniem można używać do około 600^oC. Powyżej tej temperatury staje się bardzo kruchy, mocno pracuje, pęka i kurczy się. Dlatego jest to dla mnie “izolacja dla ubogich” i jeśli tylko kogoś stać – kupcie coś lepszego!

Tutaj małe zestawienie różnych materiałów izolacyjnych z cena jednostkową i za m3 (tylko tak można porównać rzeczywistą ich cenę – gdyż maja różne wymiary i grubość).

Grzałka

Poszukiwania w tej materii okazały się owocne i okazało się że za niewielkie pieniądze możemy mieć gotowy element. Zwie się to “wkład grzewczy do pieca kaflowego” i składa się ze spirali z drutu oporowego, umieszczonej w kaflu szamotowym. Od razu możemy wybrać moc i rozmiar – do kupienia w sklepach specjalistycznych i na Allegro. Cena za 1,5KW około 25-45zł.

Warto kupić grzałkę z drutami doprowadzającymi prąd w izolacji z koralików szamotowych – przydadzą się później (druty te grzeją się dość mocno i nie będzie można ich inaczej zaizolować).

Miernik i termopara

Pole do popisu jest tutaj dość spore. Od dedykowanych mierników temperaturowych (400zł i więcej), przez mierniki mechaniczno-fizyczne na elektronicznych multimetrach skończywszy. Osobiście wybrałem to ostatnie rozwiązanie i tak naprawdę widzę tylko jedną, sensowną alternatywę dla niego – dedykowany sterownik z pomiarem temperatury i programatorem (są takie urządzenia do kupienia, oczywiście należy szukać czegoś rozumiejącego temperatury wyższe niż te z bojlera do wody 🙂 ).

Najtańsze multimetry (na ilustracji pomarańczowy) z pomiarem temperatury można kupić już od 29zł. Szukamy tych, które maja termoparę K – czyli zakres zazwyczaj pomiarowy od -50^oC do 1000^oC (sama termopara K posiada zakres do około 1350^oC, jak się okazało mierniki (np. UNI-T 70B) też nie mają problemu z pomiarem temperatury >1000^oC – jednak wszystko zależy od tego jak rozbudowaną krzywą napięć termopary w nich zaimplementowano).

Można kupić droższy multimetr z podłączeniem do komputera (RS,USB) (na zdjęciu czerwony UNI-T 70B) i logować w ten sposób krzywą wypalania lub docelowo sterować procesem wypału z komputera.

Termopary przychodzące wraz z miernikiem mogą pracować w temperaturach (zależnie od oplotu) do 500C. Jednak jest to jedynie współczynnik wynikający z rodzaju ich izolacji – bez problemu będą mierzyć wyższe temperatury, jednak izolacja spłonie/stopi się. Dodatkowo druciki są tak cieniutkie, że dłuższe działanie wysokich temperatur (na oko >800^oC) spowoduje naprężenia, utlenianie i ich pękanie – a więc koniec sondy. Jeśli macie szczęści, może czujnik przetrzyma kilka wypałów – jeśli nie… ;).
Wyjściem jest lepsza termopara. Można tutaj wstawić “profesjonalną”, dedykowaną do działania długo w wysokich temperaturach sondę – acz pozbędziemy się z portfela 130-160zł lub spróbować szczęścia z prostą termoparą w osłonie metalowej – jak na obrazku (u mnie spisuje się znakomicie).

Uszkodzoną termoparę można naprawić (choć przy tak cienkich drucikach i wymaganej temperaturze pracy ~ 1000^oC – jest to wyzwanie). Potrzebujemy złączyć ponownie druty, ze względu na temperaturę lutowanie odpada – musimy spawać. Potrzebujemy sztyft węglowy (można wyciągnąć z baterii – ale tylko zwykłej, nie alkalicznej – najlepiej R20) i kilkanaście amperów prądu. Może to być mocny zasilacz, spawarka lub kable rozruchowe podłączone do akumulatora (ten potrafi dać nawet kilkaset amperów – wiec ostrożnie). Jedną klemą łapiemy za oba bieguny termopary, drugą uzbrojoną w sztyft węglowy szybkim ruchem dotykamy złączonych drucików. Nie jest to łatwe – spawarka jest prościej, gdyż mamy regulacje natężenia – ale z akumulatora też mi się udało…

Narzędzia

Niezbędne

• Piła – wyrzynarka, może być ręczna płatnica
• Szlifierka kątowa z tarczami do cięcia (1mm) metalu
• Spawarka – do obudowy; lub śruby, nitownica i dużo samo zaparcia – jako alternatywa
• Wiertarka – ogólnie przydatne narzędzie, tutaj do zrobienie kilku otworów w obudowie
• Maseczki przeciwpyłowe – potrzebne przy obrabianiu płyt izolacyjnych
• Szpachelki do gipsowania (metalowe lub plastikowe – do nakładania “tynku” w piecu)
• Pędzel płaski – do rozprowadzania szkła wodnego/impregnatu
• i jakieś śrubokręty, klucze, nóż do tapet, marker etc.

Budowa, krok po kroku

Obudowa
Najprościej zlecić od razu w punkcie wygięcie blachy w profil (prawie) zamknięty o wewnętrznej długości 35cm – blacha 1,5 mm nie jest przesadnie łatwa do gięcia, a w składzie zapewne maja dużą giętarkę. W ten sposób otrzymamy coś o przekroju na kształt otwartego prostokąta. Jeśli nie ma możliwości wygięcia blachy w profil (3 gięcia) – ze względów technologicznych giętarki – można zrobić dwie płyty zgięte pod kątem prostym, będzie po prostu więcej spawania.

Skoro już o spawaniu mowa… oczywiście tak jest najłatwiej (przynajmniej dla tych mających spawarkę na podorędziu) ale można zrobić konstrukcję szkieletową z kątowników (zespawać lub skręcić je śrubami) i później ściany wstawić z cieńszej blachy (0,5 – 1mm) przynitowując ją (wymagana wiertarka i ręczna nitownica).

Spawamy blachę tak by uzyskać kwadratowy profil (Rys.1a) zostawiając, obszary które będziemy zaginać by zrobić spód pieca. 17,5 cm (35/2) od brzegu rysujemy linię i delikatnie (szybkim ruchem) robimy delikatną rysę szlifierką kątową. W ten sposób wzdłuż wgłębienie będziemy mogli zgiąć blachę (Rys.1b). Składami brzegi, jak w kartonie, spawając przy okazji przylegające końce (Rys.1c). Jeśli mamy kółka, należy je przyspawać teraz, w niewielkiej odległości od brzegu (jednak na tyle daleko by nie wystawały w żadnej pozycji po za brzeg pieca). Jeśli nie mamy kółeczek – mocujemy nóżki (z kątownika, profilu itp).

Ta sama technika (nacinając lekko linie wzdłuż przyszłych zgięć – lub giętarka jeśli taka oczywiście posiadamy) wykonujemy pokrywę. Z trzech stron powinna zachodzić na około 5cm na boki pieca, z czwartej – tylnej – nie może gdyż nie dało by się go otworzyć. Na górze wedle uznania mocujemy rączkę (koniecznie nie metalowa – obudowa będzie się nagrzewać do około 100C). Po bokach warto przyspawać uchwyty do przenoszenia pieca (w tym wypadku kątowniki 3cm x 3cm).

Pokrywę mocujemy dwoma śrubami, które będą pracować jako zawias (zaznaczone na czerwono). Należy je umieścić maksymalnie przy górze pieca (lepszy kąt otwierania do pasowania izolacji). Rodzaj śrub nie ma znaczenia – ważne by przyciąć je na wymiar i nakrętki dać po wewnętrznej stronie pieca.
Dodatkowo należy zrobić blokadę zamykania pokrywy – jej niekontrolowane zamknięcie przy zainstalowanej izolacji – z dużym prawdopodobieństwem skończy się jej pokruszeniem. Dlatego za każdym razem gdy piec otwieracie na dłużej – warto do otworu (zaznaczonego na niebiesko) wsadzać pręt, lub wkręcać wkręt (ja używam wkręta).

Ostatecznie – choć to lepiej zrobić po zainstalowaniu izolacji, by wiedzieć gdzie dokładnie nawiercić – robimy otwór na sondę do mierzenia temperatury (termoparę). Wystarczy otwór 3mm (zaznaczony na zielono).

Mając już cała obudowę – pozostało jeszcze zrobić otwory na wyprowadzenie przewodów od grzałki(ek). Zależnie od ich ilości, wiercimy otwory w podstawie pieca o grubości “koralika” szamotowego (specjalnie kupiłem grzałkę która taki dodatek posiadała). Osadzamy koraliki na silikon wysokotemperaturowy i gotowe. Teraz po co to wszystko? Druty doprowadzające prąd do grzałki bardzo mocno się nagrzewają (przewodnictwo cieplne). Do tego stopnia – że normalne materiały nie są w stanie ich zaizolować – a jednak napięcie w nich płynące może nam zrobić krzywdę… W ten sposób izolujemy obudowę od napięcia doprowadzonego do elementu grzejnego.

Izolacja
Podstawowa zasada – jak najmniej przerw, jak najwięcej zakładek i jak najmniej klejenia. Oznacza to tyle, że robiąc izolacje dwu warstwową, nie wolno robić łączeń warstw w jednej linii, oraz należy układać kształtki tak by same się nawzajem podtrzymywały – naprawdę nie warto liczyć na “klejenie” i spoiny.

Tutaj ponownie mała dygresja, systemowy klej do Super Isol jest całkowicie do bani – szkoda pieniędzy. Mimo, iż ma dobrą adhezyjność, po wypaleniu szaleje i odkształca się na każdy możliwy sposób – na pewno odpadnie od płyt. Producent zaleca skręcanie elementów ze sobą i jest to chyba jedyny w miarę sensowny sposób – tak naprawdę może być Wam to potrzebne jedynie przy robienie górnej pokrywy. U mnie rewelacyjnie sprawdził się Klej/Kit wysokotemperaturowy (podpisany w Castoramie jako “Klej do rur” – rur ceramicznych, kominowych) Rudokit – jest tańszy od kleju systemowego, super się wypala, nie pęka – ideał (niestety zbrakło go ostatnio w sklepie 🙁 ). Ostatecznie można użyć silikonów do uszczelniania pieców (widziałem firmy Soudal i Selena).

Płyty tniemy tak by zachodziły na siebie, czyli szerokość płyty = wewnętrznej szerokości pieca – grubość płyty. Zostawiamy niewielki margines (np 1mm) – powstałe braki wyrównujemy nożem. Może przy okazji mała rada na temat obrabiania płyt – nadaje się do tego praktycznie każda piła (ręczne, taśmowa, tarczowa), mi najwygodniej było wyrzynarką z brzeszczotem do zgrubnego cięcia drewna. Jak by ktoś się uparł – zapewne i nożem dało by się sprawę załatwić. Podczas cięcia powstaje masę pyłu – dlatego koniecznie załóżcie maseczki ochronne (najwygodniejsza są te z wentylkiem – okulary nie parują 😉 ).

Pierwsza warstwa

• płyta dolna i góra pełnej wielkości pieca (w tym wypadku 35 x 35cm)
• płyty boczne: wysokość pieca – 2*grubość płyty (na płytę górna i dolną) X szerokość pieca – grubość płyty

Druga warstwa

• płyta górna – kwadrat o boku = szerokość pieca – 2*grubość płyty (w tym wypadku 29 x 29cm)
• płyta dolna – kwadrat o boku = szerokość pieca – 4*grubość płyty (w tym wypadku 23 x 23cm)
• płyty boczne: wysokość pieca – 3*grubość płyty (na płytę górna podwójna i dolną) X szerokość pieca – 3*grubość płyty

Najtrudniejszym elementem jest górna pokrywa – a właściwie zespolenie jej z pokrywą obudowy, tak by się razem otwierały. Poniżej opiszę jak to zrobić, acz po doświadczeniach z problematycznością (może ze względu na te nieszczęsne płyty Super Isol) rozwiązania – obecnie bym zrobił to osobno (najpierw podnosimy pokrywę obudowy, później pokrywę izolacji).

Cały problem wynika z faktu, że na zawiasach pokrywa podnosi się nie do góry, a po łuku – wymusza to istnienie pewnych luzów pomiędzy izolacjami, by mogły się otworzyć. Drugi problem to kruchość izolacji, a co za tym idzie bardzo kłopotliwe jej łączenie na wkręty (i możliwa nietrwałość takiego połączenia) oraz brak możliwości klejenia (z sensownym rezultatem). Nie możemy również po prostu jej przykręcić śrubami, gdyż powstaną mostki termiczne w bardzo newralgicznym miejscu (pokrywa jest najbardziej rozgrzana). Tak wiec postępujemy tak…

Gdy już wytniemy obie płyty pokrywy, sprawdzimy, że na pewno pasują i można otworzyć piec (chodzi o ruch po łuku). Większy kwadrat mocujemy do blachy obudowy wkrętami od góry. Nawiercamy otwory w obudowie, kolejne (mniejsze od średnicy wkrętów) w izolacji i używając wkrętów do gipsu (mają szerszy gwint) łączymy elementy. Uczulam tutaj jeszcze raz, że jeśli pokrywa będzie zbyt ściśle spasowana – za którymś razem, przy podnoszeniu, na pewno ją wyrwiecie :(. Wkręty powinny być na tyle długie by przejść prawie przez całą płytę – wystarczą trzy sztuki (można ułożyć je w trójkącie – dwa przy froncie pieca).

Teraz dobieramy kolejne trzy wkręty (o długości 2*grubość płyty-1cm), pasujemy do nich jak największe podkładki (12-15mm) i spodnią (mniejszą) warstwę izolacji nawiercamy. Starajcie się to zrobić tak, by otwory były równo oddalone, od już istniejących w drugiej warstwie pokrywy (by nie narażać żadnego kawałka izolacji na większe obciążenia). Pasujemy oba kwadraty i zaznaczamy miejsca otworów w mniejszej płycie, na większej – już przymocowanej do obudowy. Nawiercamy duży kwadrat – nie możemy teraz (ani później wkrętem!) się przebić – musi pozostać kilka milimetrów (najlepiej ok. 1cm) izolacji.

W mniejszym kwadracie nawiercamy otwory na podkładki (czyli na głębokość 4-6mm – tak by się podkładka z główką wkrętu schowała) i łączymy obie warstwy izolacji – z dużym wyczuciem, bo jeśli przekręcicie “gwint” w izolacji – wkręt nie będzie trzymał.

Tutaj zdjęcia jak to wyglądało u mnie – zrobiłem tylko dwa wkręty – lepsze będą trzy 🙂

Teraz pozostaje nam już “otynkować” piec od wewnątrz Rudokitem (najlepiej), lub zaprawą szamotową – bez tego ta (Super Isol) izolacja długo nie wytrzyma… Zwróćcie zwłaszcza uwagę na górę pieca, gdzie trzeba dobrze przykryć główki wkrętów (najlepiej dodać 5mm dodatkowej warstwy z kitu/zaprawy).

Różne, luźne uwagi

Kilka uwag które mogły się już przewinąć przez powyższy tekst, acz chciałbym na nie zwrócić uwagę.

• poszukajcie lepszej izolacji – jeśli chcecie częściej używać pieca i mniej go naprawiać
• użyjcie blachy nierdzewnej
• pierwszy piec (SMHV1) posiadał pojedynczą izolację (3cm) – to za mało, był zbyt mało energooszczędny i temperatura obudowy dochodziła do 200C
• po nałożeniu kitu w piecu – nie spieszcie się, dajcie mu ze 3 dni na schnięcie i później też wypalcie go tak jak byście wypalali glinę

Jeśli macie jakieś pytania/sugestie – zapraszam do rozmowy.

Zapraszam do zapoznania się z opisem kolejnego, nowszego pieca, który zrobiłem – http://adrian.siemieniak.net/portal/czas-na-nowy-piec/

Oraz sterownika do niego http://adrian.siemieniak.net/portal/tani-sterownik-pieca-do-ceramiki-pc410/