Добросовестному хозяину, возводящему баню на своем участке, придется продумать не только комфортность и обустроенность будущего здания. Огромное значение имеют проблемы обеспечения всесторонней безопасности эксплуатации такой постройки. И одним из ключевых вопросов в этой сфере является продуманная система пожарной безопасности.
Искрогаситель на трубу бани своими руками
Одним из основных элементов настоящей бани является печь¸ которая, как правило, работает на твердом топливе. Требуется обеспечить правильную установку и самой печи, и дымоходной системы, так, чтобы не допустить вероятности отравления продуктами сгорания, исключить возможность возгорания стен и перекрытий и кровли. И еще один момент – дымовая труба сама по себе не должна становиться потенциальным источником опасности вне бани. Это можно обеспечить, изготовив и установив искрогаситель на трубу бани своими руками.
Не надо тешить себя ложной уверенностью, что можно прожить и без этого элемента – огонь не прощает небрежностей. Смастерить искрогаситель – не так уж и сложно, но зато можно потом быть уверенным, что с этой стороны опасности нет.
Для чего нужен искрогаситель. Принцип его работы.
Используемое в банных печах твердое топливо не всегда бывает одного качества. Нередко его горение сопровождается обильным образованием искр – раскаленных несгоревших частиц, которые с потоком горячих газов устремляются вверх по дымоходу.
Наверное, многим приходилось наблюдать картину, когда из дымящей трубы нет-нет, да и выскакивают красные искры – это особенно заметно в сумерки или в темноте. Бывает и посильнее – когда из жерла вырываются целые «снопы». Зрелище, безусловно, красивое, но таит в себе оно огромную опасность.
Не прогоревшие раскаленные частицы могут попасть на кровлю или деревянные элементы кровельной конструкции. Ветер запросто разносит их на десятки метров, и самые крупные из них могут вызвать возгорание сухих листьев и хвои, травы или сена, окружающих построек или деревьев. Одним словом, если замечено такое явление, меры нужно предпринимать безотлагательно.
Погасить искры можно, обеспечив на пути их движения контакты с поверхностями или деталями, имеющими большую теплопроводность. Раскаленные частицы теряют свой тепловой потенциал, «тухнут», и уже не представляют большой опасности.
Сама конструкция многих банных печей предусматривает функцию предварительного искрогашения.
В конструкции многих печей реализована функция предварительного искрогашения
Воздух (широкая голубая стрелка) попадает в печку через поддувальную дверцу (поз. 1), проникает через колосниковую решетку (поз. 2) в топочную камеру (поз. 3), обеспечивая горение топлива и разогрев каменки (поз. 4). Далее, горячие продукты сгорания (широкие красные стрелки) попадают не сразу в дымоходную трубу (поз. 6), а проходят через своеобразный «лабиринт», созданные специальными перемычками (поз. 5). Здесь происходит активная отдача тепла, а кроме того, из-за резкого изменения направления движения, несгоревшие частицы (тонкие красные стрелки) под действием центробежных сил вырываются из общего потока газов, бьются о стенки камер, и значительная их часть гасится уже здесь.
Однако, речь сама по себе раскалена, и полностью загасить все искры часто просто не сможет. Так как выбросы несгоревших частиц наиболее вероятны на прямых дымоходах, с этим явлением борются еще и добавлением горизонтальных участков. Принцип здесь точно такой же – изменение направления потока и контакт искр со стенками трубы.
Колено на дымоходе тоже снижает количество искр
Правда, самостоятельно с этим лучше не экспериментировать. Дымоход требует определенного расчета, и «перенасыщать» его ломаными участками нельзя – это отрицательно скажется на уровне тяги, что будет представлять уже опасность другого рода.
Чтобы достичь нужного «компромисса» и устанавливают на оголовок трубы специальное нехитрое устройство, которое называется искрогасителем. Здесь уже могут примениться два принципа снижения теплового потенциала раскаленных частиц до безопасного уровня:
Во многих конструкциях искрогасителей эти оба принципа используются в совокупности один с другим.
Можно сделать еще одно важное замечание. Независимо от наличия искрогасителя на оголовке трубы, сама она должна быть правильно расположена на скате кровли. На этот счет существуют определенные нормативы, которые схематично приведены на рисунке:
Правильное расположение дымоходной трубы на крыше
| Расстояние от конька крыши до дымоходной трубы, L, мм | Расположение оголовка трубы |
|---|---|
| L1 — до 1500 мм | Высота над уровнем конька, h – не менее 500 мм. Это же правило действует и для плоских крыш. |
| L2 = 1500 ÷ 3000 мм | Оголовок находится на уровне конька крыши. |
| L3 — более 3000 мм | Оголовок находится на линии, расположенной под углом α = 10° от уровня горизонта, проведенной через верхнюю точку конька. |
Цены на готовые искрогасители
искрогаситель
Простейшие модели искрогасителей
Искрогаситель на дымоходную трубу любого диаметра можно приобрести в специализированном магазине или заказать мастеру-жестянщику. Однако, если у хозяина бани есть навыки слесарной работы, то ему вполне по силам будет изготовить такой аксессуар и самостоятельно.
Самый простейший искрогаситель – это заглушенный отрезок трубы, на боковых стенках которой просверлены или прорезаны круглые или щелевидные отверстия. Схематичнно это выглядит так:
Наверное, самый простой искрогаситель
Труба дымохода – поз. 1. К ней подбирается отрезок трубы (поз. 2) чуть большего диаметра, так, чтобы он мог надеться сверху, но при этом не давал большого зазора. В верхней части приваривается заглушка (поз. 3). На стенках этого импровизированного искрогасителя размещают отверстия (поз. 5) – рядами или в шахматном порядке. Можно вместо отверстий прорезать горизонтальные щели шлифмашинкой. Внутри этого цилиндра предусматривают упоры (поз.4), для фиксации искрогасителя на оголовке.
Хотя схема и несложна, особого распространения она не получает из-за целого ряда недостатков. Так, весьма сложно рассчитать количество и диаметр отверстий, необходимых для обеспечения нормальной тяги. Такой искрогаситель придется достаточно часто снимать для очистки, так как отверстия постепенно будут зарастать копотью. А скопления нагара на внутренней части цилиндра может привести к появлению в помещении бани достаточно неприятного запаха гари.
[adrotate group=»5″]
Одним словом, это конструкция «для ленивых».
Другой простейший вариант – просто забрать выходное отверстие дымохода сеткой (решеткой). Это можно сделать, используя готовую металлическую сетку, закрепив ее по обводу трубы с помощью хомута, или же изготовив для нее обод с кронштейнами для крепления. Кстати, даже такие примитивные варианты встречаются в продаже, но, наверное, нет никаких проблем изготовить столь несложную конструкцию самостоятельно.
Сетка на торце дымоходной трубы – просто, но недостаточно эффективно
Недостатков у такой схемы – тоже очень много. Слишком частую сетку ставить нельзя – она очень быстро зарастет. А у более редкой – весьма незначительная общая «рабочая» площадь, практически совпадающая с площадью сечения трубы. На верхнем прямом участке дымохода горячие газы набирают приличную скорость, и нет гарантии, что раскаленные твёрдые фрагменты при прямолинейном движении не проскочат через прутья решетки. То есть, эффективность искрогашения все же остается не на высоте.
Ячейки сетки можно уменьшить, но для этого потребуется увеличить ее общую площадь, чтобы дым выходил без снижения тяги. Этого добиваются установкой более высокого сетчатого «купола» над оголовком трубы – еще один простейший вариант искрогасителя. Иногда применяют и сварную решетчатую конструкцию, цилиндрической или сферической формы, которую крепят на дымоходе.
Такие насадки избавляют от искр, но не закрывают дымоход от атмосферных осадков
Это уже – вполне функциональные искрогасители, но с одним общим недостатком. На них не предусмотрена защита от попадания в трубу дымохода атмосферных осадков, иными словами – нет «крыши». А вот если дополнить эту конструкцию «зонтом», то получится вполне приличный и практичный аксессуар.
Одна их наиболее популярных моделей искрогасителя
Кстати, это одна из наиболее распространенных моделей, которую выпускают и промышленные предприятия, и мастера частники. Вполне по силам изготовить подобный искрогаситель и самостоятельно.
Изготовление несложного искрогасителя своими силами
Для начала рассмотрим общий базовый чертеж несложного искрогасителя:
Схема искрогасителя для самостоятельного изготовления
1 – цилиндрический патрубок – стакан, который либо надевается на трубу дымохода и фиксируется обычным хомутом, либо вставляется в нее. В зависимости от исполнения он может быть несколько развальцован или иметь вертикальный надрез, либо наоборот – нижняя часть слегка сужается.
2 – металлическая сетка, с ячейками не менее 1 и не более 5 мм. Иногда вместо нее используют сварную решетчатую конструкцию из стального прутка диаметром до 5 мм.
3 – дождезащитный конусовидный колпак–«грибок».
4 – стойки, которые соединяют все детали в единую конструкцию.
5 – заклепочные соединения.
Размеры такого искрогасителя имеют определенную закономерность, зависящую от диаметра дымохода (нижнего патрубка устройства). Для простоты работы усредненные значения приведены в таблице:
| Параметры | Значения, мм | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| D | 80 | 100 | 110 | 120 | 130 | 140 | 150 | 160 | 180 | 200 | 230 | 250 |
| D1 | 160 | 200 | 220 | 250 | 250 | 280 | 300 | 300 | 360 | 400 | 400 | 450 |
| H1, min | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| H2 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 | 200 | 200 | 200 | 200 |
| H3 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 |
Изготавливать такой искрогаситель удобнее всего будет из листа оцинкованной стали, толщиной 0,6 ÷ 1,0 мм. С тонким листом –удобнее работать, но с толстым конструкция получается надежнее.
Сетка из нержавейки
Кроме этого, лучше всего приобрести готовую сетку – оцинкованную или нержавеющую, с ячейкой порядка 3 ÷ 5 мм. Для соединений удобно пользоваться заклепочником, но только заклепки следует применять исключительно стальные – алюминий в данных условиях будет не совсем надежен.
Цены на сетку из нержавеющей стали
сетка из нержавеющей стали
Для резки металла понадобятся специальные ножницы, на прямолинейных участках можно воспользоваться и «болгаркой». Также не обойтись без электродрели – для высверливания отверстий под заклепки.
Для изготовления заготовок (загиба металла по линиям) нужен верстак с металлическим углом или просто кусок профиля (швеллера, уголка и т.п.) с ровными краями. Изготовление некоторых круглых деталей облегчится, если будут своеобразные шаблоны из труб разного диаметра.
Если опыта жестяных работ нет, то лучше всего вначале изготовить макет из плотного картона, естественно, в натуральную величину. Картонные детали после успешной проверки станут отличными лекалами для переноса размеров уже на лист металла.
Для начала, изготавливаются развертки деталей.
А. С нижним «стаканом» все достаточно просто. Чтобы свернуть цилиндр, нужно вырезать прямоугольник, длина которого равна длине окружности, лежащей в основании.
Развертка цилиндра – “стакана”
Из курса геометрии известно, что длина окружности (L) равна:
L = π × D, гдеπ≈ 3,14, аD– требуемый диаметр цилиндра.
При этом с одной из сторон обязательно составляется монтажный клапан шириной М, равной 15 ÷ 20 мм – в этом месте будет производиться заклепочное соединение
Такую полосу аккуратно изгибают, например, с помощью трубы, совмещают края, сверлят отверстия и фиксируют на заклепки. Для высоты в 50 ÷ 100 мм будет достаточно двух штук.
Б. Точно таким же образом делают заготовку и для сетчатого цилиндра. Единственное отличие – при сборке самого цилиндра в месте соединения желательно проложить с обеих сторон полоски металла шириной порядка 10 мм, а потом уже проводить склепывание.
В. Самое, наверное, сложное в этой конструкции – изготовить конусовидный колпак. Впрочем, если провести правильный расчет, то и эта деталь должна легко получиться. Главное – правильно выполнить развертку (выкройку конуса). Для этого необходимо вновь несколько «погрузиться» в геометрию.
Очевидно, что конус нам при свертывании может дать круг, в котором вырезан сектор определенной угловой величины. Значит, необходимо определить зависимость диаметра и высоты конуса от диаметра заготовки и величины сектора.
[adrotate group=»5″]
Схема расчета и вычерчивания развертки конуса
Понятно, что длина боковой составляющей конуса (С) будет равна радиусу заготовки. Из известных величин у нас нужная высота изготавливаемой детали (h) и ее диаметр (D). Исходя их этого можно определить и С – по знакомой всем теореме Пифагора. С является гипотенузой прямоугольного треугольника с катетами h и D/2
С = √ (h² + (D/2)²)
Таким образом, получен требуемый радиус заготовки.
Теперь определяемся с углом вырезаемого сектора.
Понятно, что длина окружности основания конуса будет равна длине дуги окружности заготовки, которая останется после вырезания сектора.
Длину окружности основания конуса определяем по формуле:
Lк = π × D
Теперь определим длину окружности целой заготовки, до выреза:
Lз = π × 2С
Несложно вычислить разницу:
ΔL = Lз – Lк
Теперь осталось решить несложное соотношение:
360° → Lз
α → ΔL
По правилу пропорции:
α = ΔL × 360/ Lз
Так получен угол вырезаемого сектора.
Например, рассчитываем развертку конуса диаметром 240 мм и высотой 70 мм
Боковая сторона (и радиус заготовки) равна:
С = √ (70² + 120²) = 139 мм
Длина окружности конуса:
Lк = 3,14 × 240 = 754 мм
Длина окружности целого круга заготовки:
Lз = 3,14 × 2 × 139 = 872 мм
Получаем разницу:
ΔL = 872 – 754 = 118 мм
Теперь можно сразу определить угол вырезаемого сектора.
α = 118 × 360/ 872 = 48,7 ≈ 49°
Остаётся с помощью транспортира перенести этот угол на разметку заготовки с вычисленным ранее радиусов и вырезать. При этом опять же не забываем про монтажный клапан для заклепок – он показан на схеме.
Готовую вырезанную развертку аккуратно сворачивают конусом (для этого можно слегка «прокатать» ее о горизонтально зафиксированный металлический штырь или трубу небольшого диаметра). Затем конус можно зажать струбциной, высверлить монтажные отверстия и установить заклепки, окончательно зафиксировав деталь.
Г. Еще одна составляющая общей конструкции – стойки, которые соединяют все детали в единую сборку.
Развертка и изгибы стоек, места размещения заклепок
Стойки изготавливают из того же листового металла, но для прочности их лучше сделать трехслойными. Для этого при расчерчивании заготовки предусматривают линии сгиба (показаны пунктиром, так, чтобы внешние «полки» были примерно на 2 мм уже центральной. Обычно достаточно общей ширины стойки в 15 мм.
Длина может варьироваться – в зависимости от размеров конструкции. При этом обязательно учитывается необходимость запаса снизу – не менее 20 мм для размещения одной или двух заклепок для крепления к стакану. Сверху край стоики отгибается под нужным углом, так, чтобы получилась площадка длиной примерно 15 мм – в этих местах заклепками будет крепиться конус «зонтика».
Стойки могут быть и под углом к вертикали
Часто стойки размещают и под углом к вертикали – от трубы к краям «грибка». Такая трапециевидная компоновка делает общую конструкцию несколько прочнее. Впрочем, решающего значения это не имеет.
Стоек может быть три – тогда они размещаются на равном угловом расстоянии в 120°, или четыре – с размещением через 90°.
Варианты размещения стоек в общей конструкции искрогасителя
Нумерация позиций – такая же, как и на схеме в прямой проекции.
Итак, как уже говорилось, для начала лучше расчертить и выполнить всю конструкцию из плотного картона. Это поможет окончательно разобраться с сопряжением деталей, с требуемой длиной стоек. После успешно проведенного эксперимента картонные развёртки станут готовым шаблоном для разметки металлического листа.
Когда все детали готовы, можно переходить к окончательной сборке.
По сути, сборка искрогасителя закончена – его можно смело устанавливать на банную трубу и больше не бояться возможности вылета искр.
Видео: работа жестянщика по изготовлению некоторых деталей искрогасителя
Изготовление дефлектора-искрогасителя
Отлично себя в работе показывают устройства, которые совмещают функции искрогасителя и дефлектора. Особенно этот конструктивный элемент важен для бань, размещенных на открытых, ветреных участках. Мало того, что ветер способен разнести искры на большое расстояние. При усилении скорости не исключается эффект «обратной тяги», когда вместо того, чтобы выходить наружу, дым начинает проникать обратно в помещение, отравляя банную атмосферу и становясь угрозой здоровью находящихся там людей. Использование дефлектора-искрогасителя разом решает обе проблемы.
[adrotate group=»5″]
Схематично – работа дефлектора-искрогасителя
Ветер прямым образом никак не воздействует на срез дымоходной трубы – специальная конструкция дефлектора заставляет воздушный поток (показан синими стрелками) огибать оголовок сверху снизу и по бокам. При этом движение воздуха сопровождается явлением инжекции – некоторого разряжения внутри дефлектора, что только повышает тягу, и никогда не допустит обратного эффекта.
Вместе с тем поток горячих газов с содержащимися в нем несгоревшими частицами (показано желтыми стрелками) делает два крутых поворота практически на 180 градусов. При этом все искры гарантировано контактируют с металлическими поверхностями конструкции, что ведет к их угасанию.
Внешний вид дефлектора ЦАГИ
Существует множество разнообразных моделей дефлекторов – искрогасителей. Для самостоятельного изготовления можно взять очень распространенный и проверенный многолетней практикой дефлектор ЦАГИ. Название пошло от аббревиатуры Центрального Аэрогидродинамического Института им. Жуковского, специалистами которого это устройство и было когда-то разработано.
В общих чертах схематично изобразить дефлектор-искрогаситель подобной конструкции можно следующей схемой:
Чертеж и соотношение размеров деталей
1 – патрубок – «стакан», которым дефлектор одевается на дымоходную трубу. Все остальные размеры деталей устройства зависят от диаметра этой части – D.
2 – Труба-диффузор, представляющая собой усечённый конус, расширяющийся кверху. Его диаметр D1 в широкой части должен быть равен 1,25 × D. Высота, Н2 + Н1 = D
5 – конусовидный зонт, примерно такой же, какой и у ранее рассматриваемой модели искрогасителя. Диаметр основания конуса – D2 = 1,7 × D. Высота конуса, Н4 = 0,3 × D
6 – цилиндрический внешний кожух. Его диаметр D3 = 2 × D. Общая высота – Н2 + Н3 + Н3 = 1,2 × D
3 – Под кожухом может располагаться фартук – поддон, который не допускает попадания искр на кровлю, и служит дополнительно перегородкой для изменения направления потока газов. У этого фартука диаметр, равный диаметру кожуха, или на 5 ÷ 7 мм больше. Форма – слегка изогнутая внешним обводом вверх, наподобие блюдца. Для прочности на фартук часто накатывают радиальные ребра жесткости. Чтобы в нем не собиралась влага, можно просверлить дренажное отверстие.
Вся конструкция (за исключением сопряжения «стакана» и диффузора, собирается на общих кронштейнах-стойках (поз. 4) заклепочным соединением (поз. 7). Количество стоек такое же как и у вышеописанной модели – три, иногда четыре. Правда, кронштейны имеют более сложную изогнутую форму – но и это рассчитать несложно при первичной сборке макета.
Что еще важно? Внешний цилиндрический кожух должен располагаться на высоте Н1, нижним краем точно посередине диффузора. Верхний обрез конуса–«грибка совпадает по уровню с верхним краем кожуха.
В принципе, сборка должна быть достаточно хорошо понятна из схемы и из рассмотренного ранее примера искрогасителя с сеткой. Главные отличия – больше деталей, сложнее конфигурация кронштейнов, отсутствует сетка. А главные сложности – изготовление усеченного конуса – диффузора и соединение его с цилиндрическим стаканом.
Для изготовления развертки усеченного конуса опять придется вернуться к геометрическим расчетам. Задача несколько осложнена тем, что неизвестна заранее высота полного конуса, до его усечения. А исходными величинами выступают два диаметра кругов, лежащих в основании и в вершине усеченного конуса (на схеме показаны радиусы), и его заданная высота.
Развертка представляет собой кольцо, ограниченное двумя окружностями: наружной, с радиусом Rзн, и внутренней – R зв. Это, по сути, стороны треугольника, показанного на верхней части схемы (зеленые стрелки).
Схема расчета параметров развертки усеченного конуса
Итак, высота Н общ неизвестна, а она необходима, чтобы определить R зн. Но зато у нас есть заданная высота конуса Н к и оба диаметра. Включается правило подобия треугольников:
Радиус основания Dо/2 (Ro) относится к общей высоте Н так же, как разница радиусов ΔR– к заданной высоте усеченного конуса Нк. А в этом уравнении нам все величины, кроме общей высоты, известны:
Ro : Н = ΔR : Нк
ΔR = (Dо – Dв)/2 = Ro – Rв
Итого получаем:
Н = Rо × Нк : (Rо – Rв)
[adrotate group=»5″]
Имея высоты прямоугольных треугольников, несложно по теореме Пифагора определить их гипотенузы. Так получатся наружный радиус окружности кольца (Rзн) развертки и ширина кольца (Sк),которая даст возможность определить и внутренний радиус.
Rзн = √(Н² + Dо²/4)
Rзв = Rзн – Sк = Rзн – √(Нк² + Dв²/4)
С кольцом разобрались, а сейчас нужно узнать угол вырезаемого из него сектора. Здесь, по сути полная аналогия с расчетом обычного конуса. Можно взять за основу для расчетов внешний радиус заготовки.
Длина целой окружности равна:
Lз = 2 × π ×R зн
При свертывании конуса длина окружности основания составит:
Lк = π ×Dо
Разница между этими величинами (длина дуги вырезаемого сектора) составит:
ΔL = Lз – Lк
Учитывая, что в круге – 360°, несложно соотношением вычислить угол удаляемого сектора:
α = ΔL × 360/ Lз
Можно рассмотреть пример, применительно к нашему дефлектору. Требуется выполнить развертку усеченного конуса высотой Нк = 150 мм, большим диаметром Dо = 190 мм, меньшим – Dв = 150 мм
Определяем высоту не усечённого конуса:
Н = 95× 150 / (95– 75) = 712 мм
Внешний радиус кольца развёртки:
Rзн = √(712² + 190²/4) = 718 мм
Ширина кольца развертки равна:
Sк = √(150² + 150²/4) = 167
Таким образом, внутренний диаметр равен:
Rзв = 718 – 167 = 551 мм
Длина целой окружности заготовки:
Lз = 2 × 3,14 × 718 = 4509 мм
Длина окружности основания конуса:
Lк = 3,14 × 190 = 557 мм
Таким образом, вырезаемый сектор должен составить:
α= (4509 – 557) × 360/4507 = 315°
Итого, сама наша заготовка получается достаточно узким сектором, угловой шириной всего:
360 – 315 = 45°
Рассчитанная развертка усеченного конуса для диффузора
После того как развертка рассчитана и вырезана, из нее сворачивается усеченный конус-диффузор, и крепится на заклепки, для чего оставляется монтажный клапан.
Теперь – о соединении узла «стакан – диффузор». Опытные жестянщики имеют свои технологические секреты, но начинающий может поступить самым простым способом:
При вычерчивании развёртки «стакана» по его верхнему обводу оставляется ряд треугольных или трапециевидных клапанов, шириной примерно 10 мм каждый и такой же высоты.
Развертка “стакана” с клапанами для крепления диффузора
Такие клапаны не должны помешать сворачиванию цилиндра. При сборке узла конусовидный диффузор, имеющий диаметр к узкой части такой же, как и у стакана, плотно одевается на цилиндр так. чтобы все клапаны оказались внутри. Затем все эти лепестки максимально разводятся в стороны, и в 3 ≈ 4 местах по окружности ставятся заклепки. Для максимальной прочности соединения сборку лучше проводить с использованием термостойкого герметика.
В остальном же общий монтаж конструкции дефлектора-искрогасителя не должен составить особого труда, если все детали рассчитаны и вычерчены правильно, если проведена тренировка на картонном макете.
Видео: базовое устройство дефлектора-искрогасителя
Существуют и иные виды дефлекторов-искрогасителей, как более простых, так и достаточно сложных в исполнении. Но, наверное, новичкам для первого раза приведенных примеров будет вполне достаточно.
источник banya-expert.com