Как устроен циклон для сбора опилок. Как сделать циклонный фильтр для пылесоса своими руками

При работе в мастерской или дома шлифовальным инструментом, при обработке деталей и подготовке поверхностей возникает потребность в удалении мелкодисперсной пыли. И, конечно, желательно снизить ее концентрацию еще во время работы, организовав на рабочем месте локальную постоянную очистку воздуха.

На предприятиях такая проблема решается путем монтажа фильтровальных установок с циклоном, который производит улавливание и осаждение пыли с требуемой эффективностью.

В нашем случае достаточно сделать пылесос с циклоном , тем самым сэкономив на покупке строительного пылесоса, где такая функция предусмотрена производителем.

Принцип работы самодельного строительного пылесоса с циклонным фильтром

Существует несколько вариантов изготовления циклона для бытовых нужд. Чтобы определиться с наиболее эффективной схемой функционирования оборудования, следует знать принцип работы этого фильтра.

Циклон в классическом варианте представляет собой цилиндр и конус, в верхней части которого выполнен вход для загрязненного и выход для очищенного воздуха.

Вход сделан так, чтобы воздух входил в фильтр по касательной, формируя вращающийся поток, направленный к конусу оборудования (вниз).

Инерционные силы воздействуют на частицы загрязнителей, выносят их из потока к стенкам аппарата, где происходит осаждение пыли.

Под воздействием гравитации и вторичного потока, осажденная на стенках масса перемещается к конусу и удаляется в приемный бункер. Очищенный воздух поднимается вверх по центральной оси и выводится через патрубок, расположенный строго по центру верхней площадки циклона.

Обязательным условием эффективной очистки воздуха является точный расчет аппарата и герметичность циклона, в том числе и по отношению к приемному бункеру.

В ином случае нарушается принцип действия и возникает хаотичное движение воздуха, не позволяя пыли оседать в штатном режиме.

Кроме того, необходимо подобрать и двигатель, осуществляющий всасывание загрязненного воздуха, что обеспечит оптимальные параметры работы оборудования.

Самодельный фильтр для строительного пылесоса , варианты которого предлагаются в интернете нельзя назвать полноценным циклоном.

Самая простая схема такого оборудования представляет собой пластиковую бочку с врезанным патрубком входа по касательной, вмонтированным фильтром от автомобиля внутри корпуса «циклона», через который удаляется очищенный воздух и к которому подключен бытовой пылесос.

Недостатки оборудования заключаются в отсутствии сформированного потока, закрученного по стенкам бочки и ламинарного возвратного потока.

По-сути мы получаем дополнительную емкость для осаждения крупных частиц (опилок, стружки), а мелкодисперсная пыль будет забивать фильтр на выходе, и потребуется постоянная его очистка.

Чтобы улучшить конструкцию, предлагаем дополнить пластиковую бочку самодельным циклоном, сделанным из дорожного конуса. Лучше всего, если работа ведется на протяжении нескольких часов, установить стационарный вариант оборудования для удаления пыли с рабочего места.

В этом случае нам понадобиться радиальный бытовой вентилятор. А при разовом подключении циклона достаточно использовать обычный пылесос с регулировкой мощности по всасыванию.

Иногда устанавливается дополнительный реостат для уменьшения частоты вращения двигателя пылесоса, тем самым подбирая параметры необходимые для нормального функционирования фильтра.

В следующих разделах статьи мы представим вам два варианта циклона для бытового использования.

Подбор инвентаря — что потребуется для работы

Для первого варианта конструкции стационарной установки вам потребуются следующие составные части:

Пластиковая бочка;
Серая пластиковая канализационная труба диаметром 50 мм;
Дорожный конус;
Гофрированные шланги, усиленные стальной проволокой или металлизированные шланги;
Клей для пластика;
Радиальный бытовой вентилятор с возможностью изменения частоты вращения двигателя и по производительности равной шестикратному обмену воздуха в помещении;
Фанера толщиной 10-12 мм.

Второй вариант изделия является наиболее удачным, так как в этом случае изделие приближается к функционалу настоящего циклона.

Для изготовления фильтра потребуется приобрести:

Готовый пластиковый циклон производства Китай;
Бочка, ведро или иная емкость для изготовления пылевого бункера;
Гофрированные шланги.

Пластиковый циклон стоит недорого, примерно 1500-2500 рублей и предназначен для сбора пыли средней и тяжелой фракции. Отлично справляется со стружкой и опилками.

Поэтапная инструкция к процессу сборки циклона

Первым вариантом у нас на очереди стационарная конструкция для мастерских с большим образованием пыли различного происхождения.

Собираем фильтр циклонного типа для пылесоса

Сначала изготавливаем сам циклон. В пластиковом конусе делаем отверстие для прохода канализационной трубы по касательной.
Для лучшего соединения патрубка с корпусом конуса поверхности сопряжения матируем наждачной шкуркой. Проклейку швов ведем с помощью монтажного пистолета.
В верхней части конуса устанавливаем вертикальный патрубок, нижний конец которого должен находиться ниже входного отверстия. Таким образом, мы сможем добиться вихревого движения воздуха. Патрубок закрепляется в фанерном листе в форме окружности с диаметром равным размеру основания конуса.
Подготовленный циклон закрепляется на крышке бочки с помощью круглого фанерного листа.
Чтобы пластиковая бочка при забивании мусором входного патрубка не деформировалась под воздействием вакуума, внутри емкости устанавливаем распорку - рамку, выполненную из фанерного листа. Внешние размеры рамки повторяют внутренний диаметр бочки. Для усиления конструкции, притягиваем строительный конус к крышке емкости с помощью металлических шпилек.
Далее проводим подключение циклона к гофрированным шлангам на входе и выходе. Радиальный бытовой вентилятор устанавливаем на улице под навесом.

Второй вариант строительного пылесоса имеет в основе китайский пластиковый циклон, который также закрепляется на любой из выбранных емкостей. Получается надежная и эффективная конструкция.
Крепление циклона к емкости осуществляется с помощью прижимного металлического фланца.

ВИДЕО ИНСТРУКЦИЯ

При запуске пылесоса и дальнейшей эксплуатации не забывайте прочищать входной патрубок и останавливать внутренние распорки на емкостях, чтобы не допустить деформации приемного бункера.

Если необходима более тонкая очистка воздуха, то конструкция дополняется автомобильным фильтром в корпусе на выходе изделия.

Если у человека есть своя мастерская, то одним из важнейших вопросов стоит уборка помещения. Но в отличие от уборки пыли в квартире, обычный бытовой пылесос тут не поможет, так как он не рассчитан на строительный мусор и опилки – его резервуар для мусора (пылесборник или мешок) очень быстро забьется и придет в негодность. Поэтому часто используют самодельный циклонный фильтр, который вместе с бытовым пылесосом, поможет убрать мастерскую.

Введение

Древесная пыль и иной технический мусор хоть и кажется безобидными на первый взгляд, но на самом деле таят в себе много разных опасностей, как для мастера, так и для оборудования. Например, продолжительная работа без средств защиты, предотвращающих попадание пыли в органы дыхания, может вызвать серьезные осложнения с дыхательными путями, ухудшить обоняние и пр. Кроме того, и инструмент, находящийся в мастерской под воздействием пыли может быстро выйти из строя. Это происходит по тому, что:

пыль, смешиваясь со смазкой внутри инструмента, образует смесь, совершенно непригодную для смазывания движущихся частей, что в результате приводит к перегреву и дальнейшей поломке
пыль может затруднять вращение движущихся частей инструмента, что приводит к дополнительным нагрузкам, перегреву и выходу из строя,
пыль забивает воздуховоды, предназначенные для вентиляции нагретых частей инструмента и отвода тепла от них, в результате снова перегрев, деформация и выход их строя.

Таким образом, вопрос качества удаления продуктов пиления и в целом уборки помещения стоит очень остро. Современный электроинструмент снабжен системами отвода пыли и стружки непосредственно из зоны пиления, что не позволяет пыли распространяться по мастерской. В любом случае для процесса пылеудаления нужен пылесос (или стружкосос)!

Есть хорошие промышленные пылесосы и если есть возможность, то лучше подобрать наиболее оптимальный вариант по цене и качеству и купить строительный пылесос.

Тем не менее, бывают случаи, когда уже есть бытовой пылесос и проще его модернизировать и решить проблему сбора строительного мусора в помещении. Для этого нужно использовать циклонный фильтр – делается он за полчаса при наличии всех необходимых элементов.

Принцип работы

Различных конструкций циклонов существует великое множество, но всех их объединяет один и тот же принцип работы. Все конструкции циклонных стружкососов состоят из трех основных частей:

Бытовой пылесос
Циклонный фильтр
Емкость для сбора мусора

Конструкция его такова, что поток всасываемого воздуха, направляется по кругу и получается его вращательное движение. Соответственно на строительный мусор, содержащийся в этом потоке воздуха (это крупные и тяжелые фракции), действует центробежная сила, которая прижимает его к стенкам камеры циклона и под действием силы тяжести он постепенно оседает в резервуаре.

Недостатком циклонного пылесоса является то, что таким образом можно собирать только сухой мусор, если же в мусоре есть вода, то при всасывании такой субстанции будет проблемы.

Пылесос должен быть достаточно мощным, так как в его штатном режиме работы предполагается всасывание воздуха через стандартный шланг. В случае применения дополнительного циклонного фильтра, на пути воздуха появляется дополнительный фильтр, а также общая длина воздуховода увеличивается более чем в два раза за счет дополнительного воздуховода. Так как конструкция получается на столь маневренная, как отдельный пылесос, то длина последнего шланга должна быть достаточной для комфортной работы.

Подготовительные работы

Как говорилось выше, можно сделать циклонный фильтр для мастерской за полчаса, но для этого нужно проконтролировать наличие всего необходимого для производства стружкососа своими руками, а именно: инструменты, материалы и расходники.

Инструменты

Для производства работ будут необходимы следящие инструменты:

электродрель,
шуруповёрт,
электролобзик,
циркуль,
струбцины,
отвёртка крестообразная,
карандаш,
по дереву (50-60мм),
набор .

Материалы и крепёж

Материалы можно использовать как новые, так и бывшие в употреблении, поэтому внимательно просмотрите нижеследующий список – возможно, что-то у Вас уже есть в наличии;

Воздуховод (шланг) для пылесоса гофрированный или в текстильной оплётке.
Канализационная труба диаметром 50мм и длиной 100–150 мм, в один из концов которой должен вставляться воздуховод Вашего бытового пылесоса.
Канализационный отвод 30 или 45 градусов, длиной 100–200 мм, в один концов которого будет в дальнейшем вставляться воздуховод, указанный в п.1.
Ведро («большое») пластиковое 11-26 литров с герметически закрывающейся крышкой.
Ведро («малое») пластиковое 5-11 литров.Примечание. Важно, чтобы разница между двумя максимальными диаметрами ведер, была примерно 60–70 мм.
Лист толщиной 15–20 мм.Примечание. Размер листа должен быть больше максимального диаметра Большого ведра.
Саморезы по дереву с плоской широкой головкой и длиной 2/3 толщины .
Гелевый герметик универсальный.

Таблица стандартных размеров круглых пластиковых ведер.

Объем, л	Диаметр крышки, мм	Высота, мм
1,0	125	115
1,2	132	132
2,2	160	150
2,3	175	133
2,6	200	124
3,0	200	139
3,4	200	155
3,8	200	177
3,8	200	177
5,0	225	195
11	292	223
18	326	275
21	326	332
26	380	325
33	380	389

Изготовление циклонного фильтра

Создание самодельного стружкососа складывается из ряда этапов:

Создание фиксирующего кольца и фигурной вставки
Установка фиксирующего кольца
Установка бокового патрубка
Установка верхнего ввода
Установка фигурной вставки
Сборка циклонного фильтра

Создание фиксирующего кольца и фигурной вставки

Нужно у малого ведра обрезать бортик, который используется для крепления крышки. В итоге должен получиться вот такой цилиндр (ну, чуть на конус).

Делаем разметку — ставим малое ведро на и чертим линию по краю – получаем окружность.

Затем определяем центр этой окружности (см. школьный курс геометрии) и размечаем еще одну окружность, радиус которой больше существующей на 30 мм. Затем размечаем кольцо и фигурную вставку, как показано на рисунке.

Установка фиксирующего кольца

Фиксируем кольцо на кромке малого ведра так, чтобы получился бортик. Крепление производим с помощью саморезов. Желательно предварительно засверлить отверстия, чтобы не расщепить .

Делаем разметку крыши большого ведра. Для разметки нужно поставить на крышку большого ведра самое ведро и обвести его контур. Разметку лучше делать фломастером, так как хорошо виден след.

Важно отметить, что все соединения должны быть герметичным, соответственно перед установкой крышки нужно место соединения промазать герметиком. В также нужно промазать и место стыка деревянного кольца и малого ведра.

Установка бокового патрубка

Боковой патрубок делается из канализационного отвода 30 градусов (или 45 грудусов). Для его установки нужно просверлить коронкой отверстие в верхней части малого ведра. Обратите внимание, что верхней частью малого ведра теперь стало его дно.

Установка верхнего ввода

Для изготовления верхнего ввода нужно просверлить отверстие в верхней части стружкососа (малого ведра), то есть в центре бывшего дна.

Для прочной фиксации вводного патрубка нужно использовать дополнительный элемент прочности в виде квадратной заготовки из толщиной 20 мм с центральным отверстием под патрубок 50 мм.

Крепление этой заготовки выполняется снизу четырьмя саморезами. Перед монтажом для герметичности место стыка нужно промазать герметиком.

Установка фигурной вставки

Фигурная вставка — очень важный компонент самодельного стружкососа, она должна быть закреплена внутри циклонного фильтра, как показано на фото.

Сборка циклонного фильтра

Затем необходимо правильно подсоединить воздуховоды:

Верхний патрубок – к бытовому пылесосу
Угловой отвод, входящий сбоку под углом – к шлангу.

Самодельный циклонный пылесос (стружкосос) готов.

Видео

Видео, по которому сделан данный обзор:

Очень простой Циклон из подручных материалов, вполне справляется со своей работой по обслуживанию самодельного ЧПУ фрезера.

На видео: первое включение, тест показал, что нижней бутылке необходимо добавить жесткости, что и сделано.

Материалы и инструменты:
1. Старый рабочий пылесос и два шланга к нему
Трубы канализационные ПВХ D=100мм, D=40мм
Образец труб

2. Тонкий листовой метал ~0.2-0.5мм или металлопрофиль кровельный (надо распрямить молотком)
3. Две пластиковые бутылки на 2,5 литра с пробками, баклажка на 5 л.
4. Ножницы по металлу, эл. дрель, сверла, ножницы для бумаги, нож, изолента ПВХ, пистолет с термоклеем, заклепочник и заклепки
5. Сварочные электроды или аналогичные стержни 6 штук, скотч широкий, карандаш

Назначение:
Фильтр Циклон предназначен для грубой очистки всасываемого воздуха, он удаляет тяжелые фракции перед поступлением воздуха на крыльчатку турбины насоса. Благодаря этому можно всасывать достаточно крупный мусор, стружку, щепу и она не повредит и не закупорит крыльчатку насоса, при использовании пылесоса без мешка, пакета.

Применение:
Для сбора стружки из рабочей зоны станка, дрели, эл.рубанка, пилы и др.

Пример применения этого самодельного Циклона Работает с ЧПУ фрезером

Принцип действия Циклона показан на рисунке ниже

Всасываемый воздух с мусором закручивается в спиральный вихрь большой скорости, крупные частицы прижимаются центробежной силой к стенке трубы и по спирали под собственным весом сползают в бутылку сборник.

Изготовление:
Отрезаем от ПВХ трубы диаметром 100 мм. прямой отрезок 400-500 мм. , ровный, без крепежной арматуры участок, это будет корпус Циклона.

Отрезаем от трубы диаметром 40 мм. отрезок на 100 мм. короче корпуса (это выход на пылесос) и отрезок длиной 150 мм. (всас для мусора). На листовом металле чертим три одинаковые окружности, диаметром равному внутреннему диаметру трубы корпуса, удобно обвести прямо через трубу карандашом, в центре этих кружков чертим еще круги равные наружному диаметру тонкой трубы, обвести по трубе карандашом.

[u]Схема

Вырезаем круги ножницами по металлу, затем разрезаем круги до средины, как на схеме, вырезаем внутренние круги. Соединяем с помощью заклепок полученные круги в единую спираль. Надеваем ее на тонкую трубу, распределяем равномерно витки и дополнительно проклеиваем все термоклеем из пистолета.

Теперь засовываем аккуратно полученную конструкцию спираль в корпус, при необходимости подрезаем зацепы, оставляем выступ наружу как на схеме.

В верхней части трубы корпуса сверлим отверстие под трубу (всас), правим ножом, чтобы получился правильный овал, для плотного крепления трубы.

Вставляем трубу и направляем как на схеме, по касательной, все хорошо проклеиваем из пистолета.

Вырезаем ножницами из пятилитровой баклажки колпак, удаляем резьбовое горлышко, подгоняем отверстие под плотное вхождение трубы D-40 мм., надеваем на корпус и проклеиваем вверху и внизу термоклеем.

Отрезаем 2/3 длины бутылки на 2,5 литра и надеваем её снизу корпуса, проклеиваем.

Делаем из двух пробок, склеивая их между собой, самодельную соединительную муфту, высверливаем средину. Бутылку, сборник для мусора, необходимо усилить ребрами жесткости, иначе она не выдержит вакуума пылесоса и просто сожмется, ребра можно сделать из тонких сварочных электродов, предварительно оббив обмазку молотком, и проклеит их корсетом по окружности с помощью широкого скотча. Прикручиваем бутылку на место, присоединяем шланги пылесоса на всас и выход, они идеально стыкуются с ПВХ D-40 мм., включаем и проверяем работу устройства.

Установки типа «циклон» применяются в промышленности для очистки газов и жидкостей. Принцип работы фильтра основан на физических законах инерции и гравитации. Через верхнюю часть фильтра из аппарат отсасывается воздух (вода). В фильтре создается вихревой поток. Вследствие этого загрязненный продукт поступает в фильтр через патрубок находящийся сбоку верхней части. Так как частицы мусора тяжелее, то они оседают в нижней части фильтр, а очищенный продукт выводиться через верхнюю часть. Именно такой фильтр, сделанный для мастерской, рассмотрим сегодня вместе с автором самоделки .

Инструменты и материалы:
Емкость для мусора на 76 л;
Фанера;
Поликарбонат;
Пластиковая труба;
Муфта;
Крепеж;
Малярный скотч:
Ручной фрезер;
Электрический лобзик;
Дрель;
Клеевой пистолет;
Ленточнопильный станок;
Шлифовальная машинка.

Затем из крышки, с помощью ленточнопильного станка, вырезает круг диаметром 40 см.

Место прореза склеивает, шлифует.

В круге диаметром 40 см, который остался от вырезания нижней крышке, вырезает середину по диаметру пластиковой трубы. Эта заготовка будет установлена в верхней части устройства.

Для боковой стенки автор использовал прозрачный поликарбонат. Это позволит контролировать работу фильтр и заполняемость мусорного бака. Свернув из поликарбоната цилиндр, вставил его во внутреннее отверстие нижней крышки. Наметил и обрезал по стыку. Получил цилиндр с диаметром 40 см и высотой 15 см.

Вставив цилиндр поликарбоната во внутреннее кольцо нижней крышки, сверлит отверстия с шагом 10 см. Фиксирует цилиндр саморезами. Что бы ни раздавить поликарбонат нижняя часть саморезов должна быть плоской.

В другую часть цилиндра вставляет верхнюю крышку. Фиксирует скотчем. Просверлив отверстия, крепит поликарбонат саморезами.

Jpg

Для входного и выходного отверстия автор использовал пластиковую трубу диаметром 7.6 см, а также две муфты для нее.
Сначала изготавливает входное отверстие. Отрезает от трубы кусок 23 см. Разрезает пополам муфту. Из фанеры вырезает прямоугольник со сторонами 12.5 и 15 см. Посередине вырезает отверстие 8.9 см (наружный диаметр муфты). Вставив в отверстие трубу, с двух сторон фиксирует ее муфтой. Герметизирует шов термоклеем.

К боковой стенке прямоугольника (12.5 см) прикручивает Вырезанный кусок размером 12.5 на 20 см.

Затем автор обрезает трубу и фанеру таким образом, что бы кривизна обреза совпадала с кривизной цилиндра.
1

Приложив конструкцию к месту установки, делает измерения для изготовления вертикальной подпорки. Вырезав ее, крепит к корпусу. Крепит там, где идет шов цилиндра, таким образом, закрывает его.

Отмечает на поликарбонате место выреза входного отверстия. Вырезает его с помощью бормашины.

Устанавливает входную трубу в отверстие, закрепляет ее. Шов уплотняет термоклеем.

Дальше делает выходной патрубок. Отрезает кусок трубы 15 см. Вставляет её в отверстие в верхней крышке. С двух сторон устанавливает муфту. Обрабатывает термоклеем.

Нижний экран автор изготовил из МДФ. Размер экрана 46 см в диаметре, толщина 3 мм. На расстоянии 5 см от края рисует круг. Отмеряет угол 120 градусов. Обрезает полосу между сторонами угла. Прикручивает экран к нижней крышке таким образом, что бы вырез начинался сразу за входной трубой.

Домашний пылесос настолько привычен в хозяйстве, что никто не задумывается о принципе его действия. С момента изобретения этого помощника в уборке помещений, использовался единственно возможный способ отделения пыли от чистого воздуха – фильтр.

С годами фильтрующий элемент совершенствовался, из банального мешка из плотного брезента, он превратился в высокотехнологичные мембраны, удерживающие мельчайшие частицы мусора. При этом от главного недостатка избавиться не удалось.

Создатели фильтров постоянно ищут компромисс между плотностью ячеек и пропускной способностью для воздуха. К тому же, чем загрязненнее мембрана, тем хуже проходит через нее воздушный поток.
30 лет назад, физик Джеймс Дайсон произвел прорыв в технологии уборки пыли.

Он изобрел компактный пылеотделитель, работающий по принципу центробежной силы. Надо сказать, что идея эта была не нова. Промышленные пилорамы использовали центробежные накопители опалок и стружек типа «циклон» достаточно давно.

Но никто не догадался применить это физическое явление в быту. В 1986 году зарегистрировал патент на первый пылесос циклонного типа, с названием G-Force.

Вообще существует три способа отделения пыли от чистого воздуха:

Фильтрующая мембрана. Самый массовый и дешевый способ убрать пыль. Применяется в большинстве современных пылесосов;
Водный фильтр. Воздух с мусором проходит через емкость с водой (как в кальяне), все частицы остаются в жидкой среде, на выход поступает идеально чистый воздушный поток. Такие устройства завоевали популярность, но их применение не стало массовым из-за высокой стоимости.
Центробежный фильтр сухой очистки типа «циклон». Является компромиссом по стоимости и качеству очистки в сравнение с мембраной и водяным фильтром. На этой модели остановимся подробнее.

Принцип работы циклона

На иллюстрации показаны процессы, происходящие в камере фильтра циклонного типа.

Загрязненный воздух через патрубок (1) попадает в корпус фильтра (2) цилиндрической формы. Патрубок расположен по касательной к стенкам корпуса, благодаря чему воздушный поток (3) закручивается в спираль вдоль стенок цилиндра.

Под действием центробежной силы частицы пыли (4) прижимаются к внутренним стенкам корпуса, и под воздействием силы тяжести оседают в пылесборник (5). Воздух с мельчайшими частицами мусора (на которые не действует центробежная сила), попадает в камеру (6) с обычным мембранным фильтром. После окончательной очистки выходят в приемный вентилятор (7).