Мой вариант воскового инжектора

Основной проблемой при создании воскового инжектора с достаточно большим объёмом воска является проблема поддержания стабильной температуры по всему объёму. Ведь весь смысл поддержания температуры состоит в том, что воск нужно держать не в твёрдом и не в жидком состоянии, а именно в пастообразном. Потому как основная усадка воска происходит как раз при переходе из жидкого в пастообразное состояние. Например, для воска Castaldo красного, нужно 74 градуса, а для жёлтого- уже 76 градусов. Дело к тому же осложняется тем, что воск обладает очень большой теплоёмкостью. Поэтому велика тепловая инерция. Вы прекрасно знаете, за сколько времени заранее нужно включать обогрев, чтобы температура устаканилась по всему объёму.

Напрашивается решение делить внутренний объём рёбрами, соединёнными с источником тепла. Но возникает проблема обслуживания такого бачка (чистка, замена воска и т.д.). Здесь я попытался решить эту проблему, не считаясь с затраченным временем и использованными материалами.
Конечно, он не абсолютно бескомпомиссен. Потому как бачёк и сопло можно было сделать из серебра (т.к. оно обладает рекордной теплопроводностью). Но мой энтузиазм не распостраняется так далеко. (К тому же точить бачёк из серебряной болванки диаметром 230 мм – боюсь, вы заплюёте экраны ваших мониторов и обзовёте меня некультурными словами).
Итак, сердцем девайса является сам бачёк- ёмкость для воска. Из чего его делать?

Таблица теплопроводностей Вт/мхк (примерно- из разных источников немного различаются):
- серебро- 430
- медь -413
- алюминий-237
- бронза- 100
- латунь – 100
- железо -100
- олово- 73
- нержавейка-45
- свинец-37

Итак, серебро- верх пижонства.
Медь- точить-тяжело, можно правда навить и пропаять.
Бронза, латунь- как видим, у сплава меди теплопроводность резко падает, правда точить легко.
 Пьютер, припой- мала теплопроводность.
 Железо- тоже не очень, а уж у нержи теплопроводность неприлично мала (хоть и заманчива перспектива).
Итак, из всех даров природы для нас важнейшим является алюминий.

Засунув десницу в закрома, я вытащил оттуда защитный колпак от какого то взрывозащищенного девайса. Толщина стенки- 10 мм, литой алюминий, с ушам для крепежа. Ёмкость- около трёх литров. Правда пришлось переточить фланец немного. Жить стало лучше (потому как веселей). Такой колпак- 90% успеха. Вокруг него уже и будет делаться всё остальное.

Правда, на фото муфель уже с нагревателем и прикрученным фланцем.
Определившись с ёмкостью для воска, бросим свои усилия на корпус девайса. Конечно, у меня был соблазн сделать корпус из полированной нержи. И теплопроводность мала и полировка типо отражает тепло. Но перспектива постоянно видеть перед собой искаженное отражение себя, любимого, не вдохновила. Посему решено, корпус будет из чернушки подходящего диаметра. Ну конечно покрасить придется поприличней. Краска автомобильная из баллончика. Диаметр выбираем из стандартного размера труб.(Вы же не хотите точить корпус из болванки, надеюсь). В данном случае труба двухсотка, проточенная.
 Так чтобы влезла теплоизоляция, но без фанатизма.
Фото свежепокрашенного корпуса

На лицевой стороне- сопло, углубление для регулятора(о чем позже), сзади- отверстия для предохранителя, тумблера и перфорация для выхода тёплого воздуха от регулятора.
Сейчас самое время выложить примерный чертёж сабжа. Вот он:

Правда, нагреватель я вовремя одумавшись сделал не так как нарисовано.
 Необходимые пояснения. Сборочный строго говоря это не чертёж. Потому что крепёжки, окно регулятора и пр. для себя я нарисовал в одной плоскости (в целях экономии). Но как это сделано в натуре видно из фото и деталировки.

Прогреть воск при внутреннем диаметре бачка в 140 мм довольно непростое дело. Понадобится много времени. К тому же теплоёмкость воска довольно высока. Поэтому и делают согревающие компрессы из именно воска. Долго нагреваются и долго остывают.
 Подумав над конструкцией с внутренними рёбрами, с перегородками и пр. и учитывая что для чистки нужно доставать рукой до дна, я решил применить конус из того же алюминия.
Воск по мере движения вниз будет попадать в более узкое место и прогреваться лучше (что нам и надо). К тому же теплосъём у конуса лучше из за большой площади основания. Основание конуса я посадил на кремнеорганическую мазюку. Называется виксинт. Марка У-1-18. Двухкомпонентная. После полимеризации получается силиконовая резина. Довольно упругий. Не разрушается до 350 градусов. Проверял. Можно и автогерметиком. До 300 держит.
Катализатора- от 0,4%-сутки до полимеризации, до 3%- двадцать минут. Притянул винтом на 6 к днищу.

    

При придонном расположении нагревателя тепло будет распостраняться примерно так. Бачек подвешен к верхнему кольцу через фланец. Между бачком и кольцом- паронитовая прокладка с тем же виксинтом. Прокладка выполняет роль теплоизолятора.
Верхнее кольцо с проточкой под резиновое кольцо. Ответка проточки- на крышке.
 Ещё одно удобство. Чтобы контролировать сколько воска осталось в бачке, сверху хорошо бы иметь смотровое окошко. А то расположился, грел, грел, а оттуда – пшик воздухом. Опять загружай, грей и т.д. Морока, однако. Делать, так делать.
Стекло посадил на крышку на тот же виксинт. Не забыть промазать резьбы винтов!
Стекло взял 15 мм. Чтобы облицовку (себе) не попортить. К крышке приварены 2 штуцера- для подачи воздуха от компрессора и для манометра.

С манометром всё ясно. Берём любой от 0 до 1,6 или 2 кг/см2. А вот с крантиком (см фото) не всё так просто. Магистраль открыта в этом месте всегда. А если покрутить крантик против ч. с. то воздух из системы стравливается через отверстие в корпусе.

Так, теперь насчёт впрыска. Я решил не усложнять это дело. Традиционная рукомойная конструкция при надлежащем исполнении сделает своё дело. Теплосъём при достаточно длинной трубке будет достаточен. Латунь. Из неё удобней делать сопрягаемые детали. Ведь надо добиться скользящей посадки при достаточно длинной трубе. Усилим герметичность конусом. Конуса (на трубке и обойме) токарёные и так хорошо держат, но для пущей надёжности притираются с пастой. Потеряем час- но оно того стоит. Дабы не портить хорошее настроение вечно сопливым носом (у девайса).

   

Итак, электрическая схема. Регулятор- ОВЕН ТРМ1-Щ2.ТС.Р

Где:
Щ2- исполнение корпуса. Другие исполнения громоздки.
ТС- термосопротивление. По сравнению с термопарой, термосопротивление на небольших температурах точней.
Р- тип выхода- реле. Контакты до 8 А. Вполне достаточно.
Принцип регулирования- двухпозиционный.
Можно купить других иполнений- с термопарой, с выходом на тиристор и т.д. Можно применить ПИД регулятор, ступенчатый нагрев и пр. Но всё это от лукавого. Как показывает практика, колебания температуры на отрезке нагреватель- термосопротивление не превышают нескольких градусов вокруг уставки. Но уже в толще воска колебания сгладятся совсем.
Расключил следующим образом

На схеме всё что правее клеммника регулятора- это внешние относительно его девайсы.
ТС- термосопротивление медное номиналом 50 Ом (ТСМ-50М). Rн- нагрузка (сам нагреватель). Далее предохранитель и тумблер включения сабжа. Сам регулятор защитил фильтром. Будет защищать регулятор при скачках при включении нагрузки. Можно и без него но пусть будет, всё равно валяется без дела. Всё это распаял следующим образом:

 

Квадратная жестяная пластина с рёбрами жесткости- держит теплоизоляцию. К корпусу изнутри заранее приварены 4 уха. Опускаем пластину и поворачиваем, заведя углы за эти уши. Заодно и фильтр закрепил.
 Следует обратить ваше внимание на перфорацию в корпусе и в днище. Регулятор надо охлаждать.

Теперь о нагревателе. Путём проб(и ошибок) подобрал мощность нагревателя. Дело в том, что сначала я выписал мощность у заводских девайсов. Она составила огромный разброс от 50 до 350(!) ватт на литр воска. Путём проб я остановился на 268 ВА на свои 3 литра банки.

Итак:
Диаметр нихрома-0.4
Ток-1,22 А
 Сопротивление нагревателя- 180 Ом
При удельном сопротивлении при данном диаметре 8,52 Ом/метр длина проволоки получилась 21 метр. Естественно, с такой длиной работать невдобно. Надо навить на соответствующий стержень. На фото видно отверстие для датчика температуры. После размещения там датчика, свободное пространство заполнить тальком и утрамбовать. Вообще тепловую связь датчика с нагревателем делать по возможности максимальной для уменьшения гистерезиса.

Несколько слов о мазюке.
 Так как каолин у меня кончился, на жидкое стекло я обиделся по причине незастывания внутри, герметик для каминов жмотно, шамот с глиной не круто, решил осваивать новые горизонты. В общем, мазюка такая:
- кварцевый песок- 2 части,
 - корунд молотый- 1 часть
И всё это забодяжил ортофосфоркой (70%).
 На корпус слой из стеклоленты со слюдой. Обматываем навитым нихромом, обеспечиваем зазоры между витками и замазываем оной мазюкой. Ждать когда засохнет бесполезно. Всё равно останется гавёной. Нужно греть. Очень просто. В розетку. Чуток вспухнет, но после- замечательно. Монолит.
На выводы нихрома нанизал керамику, концы закрепил на керамическом нутре от патронов ламп накаливания. А уже к ним питающие провода. Это я намекаю, что старую керамику (от утюгов, плиток и т.д.) выбрасывать не стоит.
 Насчёт теплоизоляции. Тут можно применять много чего. Начиная от пакли и минваты до муллитовых матов. Я, почесавшись после стекловолокна, успокоился на старых махровых полотенцах и войлоке от валенок. Температура же небольшая. Даже с самодельными видами воска укладывался до 100 гр.

Ну, и в конце концов собираем всё до кучи. Вот что выходит (уже в процессе работы):

 

Как пишут в умных книгах, правильно собранная схема в наладке не нуждается и начинает работать сразу. И будет вас радовать долгими зимними вечерами.