Катушка Тесла представляет собой высокочастотный резонансный трансформатор без ферромагнитного сердечника, с помощью которого можно получить высокое напряжение на вторичной обмотке. Под действием высокого напряжения в воздухе происходит электрический пробой, подобно разряду молнии. Устройство изобретено Николой Теслой, и носит его имя.

По типу коммутирующего элемента первичного контура, катушки Тесла подразделяются на искровые (SGTC – Spark gap Tesla coil), транзисторные (SSTC – Solid state Tesla coil, DRSSTC – Dual resonant solid state Tesla coil). Я буду рассматривать только искровые катушки, являющиеся самыми простыми и распространенными. По способу заряда контурного конденсатора, искровые катушки делятся на 2 типа: ACSGTC – Spark gap Tesla coil, а также DCSGTC – Spark gap Tesla coil. В первом варианте, заряд конденсатора осуществляется переменным напряжением, во втором используется резонансный заряд с подведением постоянного напряжения.

Сама катушка представляет собой конструкцию из двух обмоток и тора. Вторичная обмотка цилиндрическая, наматывается на диэлектрической трубе медным обмоточным проводом, в один слой виток к витку, и имеет обычно 500-1500 витков. Оптимальное соотношение диаметра и длины обмотки равно 1:3,5 – 1:6. Для увеличения электрической и механической прочности, обмотку покрывают эпоксидным клеем или полиуретановым лаком. Обычно размеры вторичной обмотки определяют исходя из мощности источника питания, то есть высоковольтного трансформатора. Определив диаметр обмотки, из оптимального соотношения находят длину. Далее подбирают диаметр обмоточного провода, так чтобы количество витков примерно равнялось общепринятому значению. В качестве диэлектрической трубы обычно применяют канализационные пластиковые трубы, но можно изготовить и самодельную трубу, при помощи листов чертежного ватмана и эпоксидного клея. Здесь и далее речь идет о средних катушках, мощностью от 1 кВт и диаметром вторичной обмотки от 10 см.

На верхний конец трубы вторичной обмотки устанавливают полый проводящий тор, обычно выполненный из алюминиевой гофрированной трубы для отвода горячих газов. В основном диаметр трубы подбирают равным диаметру вторичной обмотки. Диаметр тора обычно составляет 0,5-0,9 от длины вторичной обмотки. Тор имеет электрическую емкость, которая определяется его геометрическими размерами, и выступает в роли конденсатора.

Первичная обмотка располагается у нижнего основания вторичной обмотки, и имеет спиральную плоскую или коническую форму. Обычно состоит из 5-20 витков толстого медного или алюминиевого провода. В обмотке протекают высокочастотные токи, вследствие чего скин-эффект может иметь значительное влияние. Из-за высокой частоты ток распределяется преимущественно в поверхностном слое проводника, тем самым уменьшается эффективная площадь поперечного сечения проводника, что приводит к увеличению активного сопротивления и уменьшению амплитуды электромагнитных колебаний. Поэтому лучшим вариантом для изготовления первичной обмотки будет полая медная трубка, или плоская широкая лента. Над первичной обмоткой по внешнему диаметру иногда устанавливают незамкнутое защитное кольцо (Strike Ring) из того же проводника, и заземляют. Кольцо предназначено для предотвращения попадания разрядов в первичную обмотку. Разрыв необходим для исключения протекания тока по кольцу, иначе магнитное поле, созданное индукционным током, будет ослаблять магнитное поле первичной и вторичной обмотки. От защитного кольца можно отказаться, если заземлить один конец первичной обмотки, при этом попадание разряда не причинит вреда компонентам катушки.

Коэффициент связи между обмотками зависит от их взаимного расположения, чем они ближе, тем больше коэффициент. Для искровых катушек типичное значение коэффициента равно K=0,1-0,3. От него зависит напряжение на вторичной обмотке, чем больше коэффициент связи, тем больше напряжение. Но увеличивать коэффициент связи выше нормы не рекомендуется, так как между обмотками начнут проскакивать разряды, повреждающие вторичную обмотку.


На схеме представлен простейший вариант катушки Тесла типа ACSGTC.
Принцип действия катушки Тесла основан на явлении резонанса двух индуктивно связанных колебательных контуров. Первичный колебательный контур состоит из конденсатора С1, первичной обмотки L1, и коммутируется разрядником, в результате чего образуется замкнутый контур. Вторичный колебательный контур образован вторичной обмоткой L2 и конденсатором С2 (тор обладающий емкостью), нижний конец обмотки обязательно заземляется. При совпадении собственной частоты первичного колебательного контура с частотой вторичного колебательного контура, происходит резкое возрастание амплитуды напряжения и тока во вторичной цепи. При достаточно высоком напряжении происходит электрический пробой воздуха в виде разряда, исходящего из тора. При этом важно понимать, что представляет собой замкнутый вторичный контур. Ток вторичного контура течет по вторичной обмотке L2 и конденсатору С2 (тор), далее по воздуху и земле (так как обмотка заземлена), замкнутый контур можно описать следующим образом: земля-обмотка-тор-разряд-земля. Таким образом, захватывающие электрические разряды представляют собой часть контурного тока. При большом сопротивлении заземления разряды, исходящие из тора будут бить прямо по вторичной обмотке, что не есть хорошо, поэтому нужно делать качественное заземление.

После того как размеры вторичной обмотки и тора определены, можно посчитать собственную частоту колебаний вторичного контура. Здесь надо учитывать, что вторичная обмотка кроме индуктивности обладает некоторой емкостью из-за немалых размеров, которую надо учитывать при расчете, емкость обмотки необходимо сложить с емкостью тора. Далее надо прикинуть параметры катушки L1и конденсатора C1первичного контура, так чтобы собственная частота первичного контура была близка к частоте вторичного контура. Емкость конденсатора первичного контура обычно составляет 25-100 нФ, исходя из этого, рассчитывают количество витков первичной обмотки, в среднем должно получиться 5-20 витков. При изготовлении обмотки необходимо увеличить количество витков, по сравнению с расчетным значением, для последующей настройки катушки в резонанс. Рассчитать все эти параметры можно по стандартным формулам из учебника физики, также в сети есть книги по расчету индуктивности различных катушек. Существуют и специальные программы калькуляторы для расчета всех параметров будущей катушки Тесла.

Настройка осуществляется путем изменения индуктивности первичной обмотки, то есть один конец обмотки подсоединен к схеме, а другой никуда не подключается. Второй контакт выполняют в виде зажима, который можно перекидывать с одного витка на другой, тем самым используется не вся обмотка, а только ее часть, соответственно меняется индуктивность, и собственная частота первичного контура. Настройку выполняют во время предварительных запусков катушки, о резонансе судят по длине выдаваемых разрядов. Существует также метод холодной настройки резонанса при помощи ВЧ генератора и осциллографа или ВЧ вольтметра, при этом катушку запускать не надо. Необходимо взять на заметку, что электрический разряд обладает емкостью, вследствие чего собственная частота вторичного контура может немного уменьшаться во время работы катушки. Заземление также может оказывать небольшое влияние на частоту вторичного контура.

Разрядник является коммутирующим элементом в первичном колебательном контуре. При электрическом пробое разрядника под действием высокого напряжения, в нем образуется дуга, которая замыкает цепь первичного контура, и в нем возникают высокочастотные затухающие колебания, в течение которых напряжение на конденсаторе С1 постепенно уменьшается. После того как дуга гаснет, контурный конденсатор С1 вновь начинает заряжаться от источника питания, при следующем пробое разрядника начинается новый цикл колебаний.

Разрядник подразделяется на два типа: статический и вращающийся. Статический разрядник представляет собой два близко расположенных электрода, расстояние между которыми регулируют так чтобы электрический пробой между ними происходил в то время, когда конденсатор С1 заряжен до наибольшего напряжения, или немного меньше максимума. Ориентировочное расстояние между электродами определяют исходя из электрической прочности воздуха, которая составляет около 3 кВ/мм при стандартных условиях окружающей среды, а также зависит от формы электродов. Для переменного сетевого напряжения, частота срабатываний статического разрядника (BPS – beats per second) составит 100Гц.

Вращающийся разрядник (RSG – Rotary spark gap) выполняется на основе электродвигателя, на вал которого насажен диск с электродами, с каждой стороны диска устанавливаются статические электроды, таким образом, при вращении диска, между статическими электродами будут пролетать все электроды диска. Расстояние между электродами делают минимальным. В таком варианте можно регулировать частоту коммутаций в широких пределах управляя электродвигателем, что дает больше возможностей по настройке и управлению катушкой. Корпус двигателя необходимо заземлить, для защиты обмотки двигателя от пробоя, при попадании высоковольтного разряда.

В качестве контурного конденсатора С1 применяют конденсаторные сборки (MMC – Multi Mini Capacitor) из последовательно и параллельно соединенных высоковольтных высокочастотных конденсаторов. Обычно применяют керамические конденсаторы типа КВИ-3, а также пленочные К78-2. В последнее время намечен переход на бумажные конденсаторы типа К75-25, которые неплохо показали себя в работе. Номинальное напряжение конденсаторной сборки для надежности должно быть в 1,5-2 раза больше амплитудного напряжения источника питания. Для защиты конденсаторов от перенапряжения (высокочастотные импульсы) устанавливают воздушный разрядник параллельно всей сборке. Разрядник может представлять собой два небольших электрода.

В качестве источника питания для зарядки конденсаторов используется высоковольтный трансформатор Т1, или несколько последовательно или параллельно соединенных трансформаторов. В основном начинающие тесластроители используют трансформатор из микроволновой печи (MOT – Microwave Oven Transformer), выходное переменное напряжение которого составляет ~2,2 кВ, мощность около 800 Вт. В зависимости от номинального напряжения контурного конденсатора, МОТы соединяют последовательно от 2 до 4 штук. Применение только одного трансформатора не целесообразно, так как из-за небольшого выходного напряжения зазор в разряднике будет очень малым, итогом будут нестабильные результаты работы катушки. Моты имеют недостатки в виде слабой электропрочности, не рассчитаны для работы в длительном режиме, сильно греются при большой нагрузке, поэтому часто выходят из строя. Более разумно использовать специальные масляные трансформаторы типа ОМ, ОМП, ОМГ, которые имеют выходное напряжение 6,3 кВ, 10 кВ, и мощность 4 кВт, 10 кВт. Можно также изготовить самодельный высоковольтный трансформатор. При работе с высоковольтными трансформаторами не следует забывать о технике безопасности, высокое напряжение опасно для жизни, корпус трансформатора необходимо заземлить. При необходимости последовательно с первичной обмоткой трансформатора можно установить автотрансформатор, для регулировки напряжения зарядки контурного конденсатора. Мощность автотрансформатора должна быть не меньше мощности трансформатора T1.

Дроссель Lд в цепи питания необходим для ограничения тока короткого замыкания трансформатора при пробое разрядника. Чаще всего дроссель находится в цепи вторичной обмотки трансформатора T1. Вследствие высокого напряжения, необходимая индуктивность дросселя может принимать большие значения от единиц до десятков Генри. В таком варианте он должен обладать достаточной электропрочностью. С таким же успехом дроссель можно установить последовательно с первичной обмоткой трансформатора, соответственно здесь не требуется высокая электропрочность, необходимая индуктивность на порядок ниже, и составляет десятки, сотни миллигенри. Диаметр обмоточного провода должен быть не меньше диаметра провода первичной обмотки трансформатора. Индуктивность дросселя рассчитывают из формулы зависимости индуктивного сопротивления от частоты переменного тока.

Фильтр низких частот (ФНЧ) предназначен для исключения проникновения высокочастотных импульсов первичного контура в цепь дросселя и вторичной обмотки трансформатора, то есть для их защиты. Фильтр может быть Г-образным или П-образным. Частоту среза фильтра выбирают на порядок меньше резонансной частоты колебательных контуров катушки, но при этом частота среза должна быть намного больше частоты срабатывания разрядника.


При резонансном заряде контурного конденсатора (тип катушки – DCSGTC), используют постоянное напряжение, в отличии от ACSGTC. Напряжение вторичной обмотки трансформатора T1 выпрямляют с помощью диодного моста и сглаживают конденсатором Св. Емкость конденсатора должна быть на порядок больше емкости контурного конденсатора С1, для уменьшения пульсаций постоянного напряжения. Величина емкости обычно составляет 1-5 мкФ, номинальное напряжение для надежности выбирают в 1,5-2 раза больше амплитудного выпрямленного напряжения. Вместо одного конденсатора можно использовать конденсаторные сборки, желательно не забывая про выравнивающие резисторы при последовательном соединении нескольких конденсаторов.

В качестве диодов моста применяют последовательно соединенные высоковольтные диодные столбы типа КЦ201 и др. Номинальный ток диодных столбов должен быть больше номинального тока вторичной обмотки трансформатора. Обратное напряжение диодных столбов зависит от схемы выпрямления, по соображениям надежности обратное напряжение диодов должно быть в 2 раза больше амплитудного значения напряжения. Возможно изготовление самодельных диодных столбов путем последовательного соединения обычных выпрямительных диодов (например 1N5408, Uобр = 1000 В, Iном = 3 А), с применением выравнивающих резисторов.
Вместо стандартной схемы выпрямления и сглаживания можно собрать удвоитель напряжения из двух диодных столбов и двух конденсаторов.

Принцип работы схемы резонансного заряда основан на явлении самоиндукции дросселя Lд, а также применения диода отсечки VDо. В момент времени, когда конденсатор C1 разряжен, через дроссель начинает течь ток, возрастая по синусоидальному закону, при этом в дросселе накапливается энергия в виде магнитного поля, а конденсатор при этом заряжается, накапливая энергию в виде электрического поля. Напряжение на конденсаторе возрастает до напряжения источника питания, при этом через дроссель течет максимальный ток, и падение напряжения на нем равно нулю. При этом ток не может прекратиться мгновенно, и продолжает течь в том же направлении из-за наличия самоиндукции дросселя. Зарядка конденсатора продолжается до удвоенного значения напряжения источника питания. Диод отсечки необходим для предотвращения перетекания энергии от конденсатора обратно в источник питания, так как между конденсатором и источником питания появляется разность потенциалов равная напряжению источника питания. На самом деле напряжение на конденсаторе не достигает удвоенного значения, из-за наличия падения напряжения на диодном столбе.

Применение резонансного заряда позволяет более эффективно и равномерно передавать энергию на первичный контур, при этом для получения одинакового результата (по длине разряда), для DCSGTC требуется меньшая мощность источника питания (трансформатор Т1), чем для ACSGTC. Разряды приобретают характерный плавный изгиб, вследствие стабильного питающего напряжения, в отличии от ACSGTC, где очередное сближение электродов в RSG может приходиться по времени на любой участок синусоидального напряжения, включая попадание на нулевое или низкое напряжение и как следствие переменная длина разряда (рваный разряд).

Ниже на картинке представлены формулы для расчета параметров катушки Тесла:

Предлагаю ознакомиться с моим опытом постройки .

Прежде чем делать расчет лестницы, необходимо рассмотреть основные виды данных конструкций.

Конструкция простой лестницы: 1 - швеллер; 2 - рифленые металлические ступени; 3 - стальные “кобылки”; 4 - места сварки; 5 - кронштейны крепления ступеней.

Прямые лестницы являются самым простым видом данной конструкции. По ней удобно перемещаться, в том числе и переносить тяжелые вещи. Если в доме высокие потолки, а лесенка состоит из более чем 18 ступеней, то рекомендуется устроить промежуточную площадку в середине конструкции. Недостаток данного вида – это большая занимаемая площадь.

Двухмаршевые лестницы имеют промежуточную площадку и могут быть угловой или П-образной формы. Хотя данный тип характеризуется наличием промежуточной площадки, благодаря своей конфигурации конструкция хорошо вписывается практически в любое помещение, в том числе и не столь большого размера. В П-образном типе ширина промежуточной площадки должна быть не меньше ширины обоих маршев, что необходимо учесть при расчете лестницы.

Забежные лестницы представляют собой конструкцию из двух или более маршей, вместо промежуточных площадок в которых используются специальные поворотные (забежные) ступени. Забежные виды требуют минимум свободного места и легко вписываются в ограниченные пространства. Недостатком такого типа является сложность конструирования, сложная схема лестницы, так как все забежные ступени отличаются, имеют свои индивидуальные размеры. А косоуры и перила тоже отличаются сложными искривленными формами. Расчет лестниц данного типа тоже довольно сложен.

Винтовая лестница – это самый экономичный вид. Самый оптимальный радиус составляет 80-90 см. Недостаток такой конструкции – меньшее удобство при передвижении по ней, крутой подъем, а тяжелые и крупногабаритные вещи поднять по ней очень сложно. Винтовой тип отличается сложностью конструкции, расчет лестниц труден, но они имеют привлекательный и эффектный вид.

Такой вид лестницы, как «самба» или «гусиный шаг» тоже отличается своей экономичной конфигурацией. Главной отличительной чертой является схема лестницы, а именно половинные ступени, которые задают последовательность шага в строгом следовании. В зависимости от положения первой ступени подъем всегда будет начинаться с одной определенной ноги (правой или левой). Такой тип отличается своим крутым подъемом. Чаще всего такая схема лестницы используется как вспомогательная, для подъема на чердак, в условиях крайне ограниченного места.

Вернуться к оглавлению

Расчет лестницы при проектировании

Если в доме необходимо установить лестницу, то придется решить немало вопросов. И не только касаемых вида, материалов, но и необходимости провести расчет лестницы.

Ведь мало придумать модель, нужно грамотно вписать ее в помещении, с учетом площади и высоты потолка.

Первый показатель, который необходим для расчета лестницы – это высота от пола одного этажа до кромки пола следующего этажа. Если в доме пока еще черновая отделка, то необходимо учесть толщину отделочного слоя со всеми подложками, выравнивающими материалами и т.п.

После этого рассчитывается количество ступенек. Для этого высоту помещения необходимо поделить на желаемый шаг. При получении дробного числа расчет лестниц требует сделать корректировку в сторону уменьшения или увеличения количества ступеней, согласно которым увеличится или уменьшится шаг.

В каждой лесенке есть и свой постоянный размер: это ширина проступи, размер которой берется в диапазоне от 130 до 225 мм. Параметр показывает, какую длину необходимо оставить для размещения конструкции. Данное расстояние получается в результате перемножения величины проступи на количество ступенек. Также необходимо добавить к полученному числу 80 мм, технический размер, т.е. расстояние, отводимое на выпад первой ступени и часть верхнего модуля. При строительстве лестницы, расчете ее ширины необходимо учесть размеры помещения, и сколько пространства можно выделить под устройство конструкции. Согласно свободной площади и высчитывается величина.

Стоит учесть, что, если лестница немного не вписывается в габариты помещения, можно воспользоваться одной хитростью. Если толщина межэтажного перекрытия составляет более 30 см, то допускается сделать отступ вниз на 15-17 см. Оставшегося расстояния вполне хватит для закрепления конструкции.

Самую важную роль в выборе конструкции играют габариты проема. Если он будет слишком маленьким (например, ширина – 700-900 мм, длина – 1100-1600 мм), то в него можно будет вписать только лестницу «гусиным шагом».

Также схема лестницы, ее форма зависят от желаемого шага подъема ступени и ширины проступи.

Стоит отметить, что чем меньше будет высота шага, тем, соответственно, понадобится больше ступеней, модулей, балясин, перил. И тем длиннее будет лестница.

Вернуться к оглавлению

Формулы для расчета элементов лестниц

Для расчета лестницы существуют несколько формул, которые позволят спроектировать правильную конструкцию.

Среди них соотношение высоты подступенка а к ширине проступи b, которые можно рассчитать по трем формулам:

• формула удобства: b-а=12 см;
• формула шага: 2а+b=62 (60-64) см;
• формула безопасности: а+b=46 см.

Оптимальным является соотношение 17/29, однако допускаются такие отклонения: проступь: 26 ≤ b ≤ 32 в среднем 29, подступенок: 14 ≤ а≤ 20 в среднем 17.

Высота подъема h зависит от высоты комнаты Н и толщины перекрытия D: h=H+D. Количество ступеней n рассчитывается по формуле: n=h/a.

Длина проекции лестницы на плоскость пола l зависит от количества ступенек n и ширины проступи b и вычисляется по формуле: l=b*n.

Далее следует определить крутизну лестницы k. Она зависит от высоты подъема h (высота от пола нижнего этажа до пола верхнего) и длины проекции конструкции на плоскость пола l. Вычисляется крутизна по формуле: k=h/l.

Прессы непрерывного действия. Они получили широкое применение благодаря возможности прессования в тонком слое, высокой производительности и меньшим затратам труда.

Ленточный пресс Ш10-КПЕ предназначен для отжима сока из плодово-ягодной мезги.

Пресс (рис. 1) состоит из прессующих транспортеров 8, питателя 4, отклоняющего барабана 7, рамы 3, натяжного барабана 1, механизма 2 для чистки и мойки, прижимного устройства 6, ленты 5.

Прессующие транспортеры представляют собой конструкцию из двух шеек, связанных между собой опорами и сваренных из швеллеров, и служат для отжима сока. На них снизу расположены направляющие, по которым скользит цепь. Прессующие транспортеры смонтированы один над другим таким образом, что зазор между ними постоянно уменьшается, благодаря чему осуществляется отжим сока.

Двухшнековый питатель с перфорированным корпусом служит для подачи мезги, отклоняющие барабаны являются опорами тканевой фильтрующей ленты. Натяжной барабан предназначен для натягивания фильтрующей ленты. Механизм для чистки и мойки выполнен в виде вращающейся щетки и трубчатого устройства для подачи воды.

Рис. 1. Ленточный пресс Ш10-КПЕ

Дробленая масса шнековым питателем подается внутрь фильтровальной ткани, предварительно свернутой в рукав вокруг корпуса питателя. Рукав с мезгой захватывается прессующими транспортерами. Отжатый сок стекает между планками по поверхности транспортера и подается в сборник. После выхода из зоны прессования ткань при помощи специального устройства разворачивается в плоскую ленту и выжимки выгружаются. Затем ткань очищается, моется и снова поступает на участок загрузки мезги.

Техническая характеристика ленточного пресса Ш10-КПЕ: производительность по яблокам 3000...5000 кг/ч; расход воды 6,0 м 3 /ч; скорость прессующих транспортеров 0,04...0,12 м/с; установленная мощность 28,4 кВт; габаритные размеры 6870x2985x2570 мм; масса 15170 кг.

Ленточный пресс ПЛ (Болгария) предназначен для получения яблочного сока и состоит из бесконечного фильтрующего полотна, которое проходит между двумя вертикально установленными металлическими пластинчатыми лентами и двумя рядами вертикально поставленных пластмассовых вальцов. Ленты движутся в противоположных направлениях под углом одна к другой (табл. 1).

Мезга загружается насосом в согнутое фильтрующее полотно и вначале проходит между вальцами, затем поступает в пространство между прессующими пластинчатыми лентами, где подвергается воздействию увеличивающегося давления. Сок, стекая по поверхности лент, собирается в нижнем коллекторе.

Планки, поддерживающие фильтрующее полотно, расходятся на выходе из пресса, и полотно раскрывается, выжимки выбрасываются. Далее полотно очищается от остатков выжимок и промывается водой.

Ленточный пресс ПВК-12 (Югославия) состоит (рис. 2) из несущей рамы 9, приемного бункера 2 для мезги, двух бесконечных сетчатых лент 3 из полиэфира, которые движутся вокруг шестнадцати роликов 7 специальной конструкции, сборной ванны 6 для сока, привода с вариатором 8, натяжного устройства 4, механическо-пневматического устройства 5 для натяжения ленты и системы 1 мойки лент.

Рис. 2. Ленточный пресс ПВК-12

Мезга поступает из бункера на ленту, которая вначале движется горизонтально. На этом участке отделяется сок-самотек и мезга уплотняется в «лепешку», которая движется дальше между натянутыми лентами и каскадом роликов, создающими давление на мезгу и отжимающими сок. В конце пресса ленты расходятся, «лепешка» выпадает на транспортер для отходов. Ленты, возвращаясь к месту загрузки, по пути промываются водой. Скорость движения лент и толщина слоя мезги на них регулируются.

Производительность по яблокам 12 т/ч; установленная мощность 3 кВт; расход воды 2 м 3 /ч.

Ленточный пресс «Кляйн» типа ФП (Германия) - наиболее совершенный из прессов этого типа. Он снабжен более длинными лентами, на рабочем участке которых расположены четыре зоны (рис. 3).

Пресс состоит из загрузочного бункера 1, барабанов-контроллеров 2, приводных роликов 3, устройства 6 для мойки ленты и натяжных роликов 9. Пресс имеет четыре зоны давления: 8 - стекания, 7 - среднего давления, 5 - срезания и 4 - высокого давления.

Мезга загружается в пресс шнековым устройством, которое регулирует ширину и высоту слоя мезги на ленте. Распределенная на ленте мезга проходит зону 8 стекания, где отделяется до 20% сока- самотека, затем в зоне 7 среднего давления мезга сдавливается между двумя лентами и из нее выделяется около 30% сока.

Рис. 3. Ленточный пресс «Кляйн» типа ФП

Далее частично отпрессованная мезга входит в зону 5 срезания, где проходит вокруг одиннадцати прессующих роликов с последовательно уменьшающимся диаметром, из которых три первых перфорированы. При движении по роликам слои мезги, прилегающие к верхней и нижней лентам, сдвигаются (срезаются) один относительно другого, поэтому сок выделяется как из верхнего, так и из нижнего слоя. В этой зоне выделяется до 40% сока. В зоне 4 высокого давления отделяется еще 10% сока. Отпрессованные выжимки с помощью самоуправляющегося опрокидывающегося скребка удаляются с лент, которые затем промываются струями воды из плоскоструйных сопел.

Прессы выпускают трех типов: ФП-1, ФП-1,5 и ФП-2 производительностью соответственно 4. ..7, 6...14 и 8...20 т/ч; ширина ленты 1; 1,5 и 2 м; выход сока из яблок 75...82%; длина и высота всех типов прессов соответственно 4,2 и 2,5 м, ширина 1,6; 2,5 и 2,8 м.

Шнековый пресс ВПНД-10 (рис. 4) предназначен для отжима сока из ягод винограда. Основа пресса - сварная рама 1 из фасонного проката. На ней смонтированы перфорированный цилиндр 5 с бандажами 6, приемный литой бункер 4, специальный зубчатый редуктор 3, приводной электродвигатель 2, запорный корпус 8, упорный кронштейн 9 и гидрорегулятор 10. Внутри перфорированного цилиндра расположены транспортирующий 15 и прессующий 12 шнеки.

Прессующий шнек имеет переменные диаметр и шаг. К выходу в прессующую камеру диаметр основания шнека увеличивается, а шаг уменьшается. При этом объем прессуемой массы уменьшается, а давление увеличивается, чем и достигается необходимая степень сжатия мезги в прессе. Внутри шнеков проходит основной вал 18, которым прессующий шнек приводится во вращение в сторону, противоположную вращению транспортирующего шнека, и с другой частотой. Транспортирующему шнеку вращение сообщается от ступицы зубчатого колеса редуктора. С наружной верхней стороны перфорированный цилиндр закрыт кожухом 7, в нижней части цилиндра имеется сборник 14 с двумя отводами 13 отпрессованного сока. Приемный бункер оснащен сборником 17 с отводом 16. Для контроля давления в гидросистеме предназначен манометр 11.

Мезга (дробленые и целые ягоды без гребней) загружается в бункер пресса, где от нее отделяется часть сока-самотека. Затем мезга захватывается витками транспортирующего шнека и продвигается в цилиндр к прессующему шнеку. На стыке шнеков мезга разрыхляется, чем облегчается дальнейшее извлечение сока. Полость стыка шнеков оказывает сопротивление обратному движению мезги в приемный бункер и создает условия для нормальной работы прессующего шнека. Прессующим шнеком частично обезвоженная мезга сжимается и подается в камеру давления, где подвергается максимальному сжатию. Отжатая обезвоженная мезга далее поступает в кольцевой канал между перфорированным цилиндром и запорным конусом 8 и удаляется из пресса. Отжатый сок собирается в сборник 14. Степень отжатия мезги в прессе зависит от размера кольцевого зазора, который регулируется гидравлическим запорным устройством.

Рис. 4. Шнековый пресс ВПНД-10

Шнековый пресс ВГ10-20А (рис. 5) предназначен для отжима сока из ягод винограда. Основа пресса - сваренная из фасонного проката рама 1. На ней смонтирована основная корпусная деталь 13, к которой сверху крепится бункер 14 для приема массы, а снизу - сборник 2 для сока (сусла) первой фракции. К фланцу основной корпусной детали крепится основной перфорированный барабан 19 с бандажными кольцами жесткости 18. Внутри барабана, по его оси, расположены два шнека: транспортирующий 3 и прессующий 16. Шнеки посажены на валу 26, причем прессующий шнек соединен с валом жестко и крутящий момент передается ему шпонками 17, транспортирующий шнек посажен на валу свободно. Вал получает вращение от электродвигателя 8 через клиноременную передачу 10, стандартный зубчатый редуктор 7 и зубчатую пару 5. Транспортирующему шнеку вращение сообщается от того же привода через цепную передачу 12 с натяжной звездочкой 4. Основной вал установлен в подшипниках 6 я 11, корпуса которых прикреплены к раме. В конце основного перфорированного барабана расположен запорный конус 20, которым регулируют площадь кольцевого отверстия для выхода отпрессованной массы и, следовательно, влажность выжимок. Передвижение конуса вдоль оси обеспечивается гидроприводом, состоящим из насоса 23 и двух цилиндров 22. Масляный насос смонтирован на кронштейне 24, прикрепленном к раме. Между последним витком прессующего шнека и запорным конусом образуется камера максимального давления. Внутри ее размещен малый перфорированный барабан 27 с крышкой 21 для санитарной обработки и штуцером 25 для отвода сусла.

Рис. 5. Шнековый пресс ВПО-20А

Под основным перфорированным барабаном расположен сборник 28 для сусла второй и третьей фракций.

Привод пресса закрыт кожухом 9, а основной перфорированный барабан - двухстворчатым кожухом 15.

Частота вращения основного вала с прессующим шнеком 3,5 мин-1, транспортирующего шнека 7,5 мин-1 в противоположную сторону, чем обеспечиваются перемещение прессуемой массы и высокий выход сока.

При работе пресса отделенные от гребней виноградные ягоды, частично разрушенные в дробилках-гребнеотделителях, поступают в бункер пресса. Здесь масса (мезга) захватывается транспортирующим шнеком и подается к прессующему шнеку. На участке транспортирующего шнека частично сок (сусло) отделяется от мезги и собирается, он является наиболее качественным, так как содержит минимальное количество взвешенных частиц.

На стыке шнеков масса перемещается, т. е. подвергается сдвиговым деформациям, чем обеспечивается образование хорошей дренажной системы каналов в мезге для отвода сусла.

Промышленность выпускает аналогичные по конструкции прессы ВПО-ЗОА и ВПО-50 (табл. 2).

Шнековый пресс РЗ-ВП2-Ш-5 модернизированной конструкции (рис. 6) применяют для получения яблочного сока.

Пресс состоит из рамы 4, на которой смонтирован перфорированный цилиндр 10. Внутри его установлены транспортирующий 8 и прессующий 11 шнеки, бункер 7, корпус 3 с обтюраторами 2, перфорированный желоб 6, поддоны 5 бункера и 9 цилиндра, запорный конус 13 с барабанчиком 12. Прессующий шнек закреплен на валу 7. Внутри корпуса имеются щитки: левый 14 и правый 15.

Благодаря использованию фильтрующего проволочного цилиндра с мелкими перфорационными отверстиями, открытых обтюрирующих устройств в корпусе и промежуточной опоры главного вала возросли технико-эксплуатационные показатели пресса.

Рис. 6. Шнековый пресс РЗ-ВП2-Ш-5

Значительно стабилизировалась производительность пресса при переработке яблок как технической стадии зрелости с упругой клетчаткой, так и долго хранившихся или перезрелых.

В новом прессе из бункерной зоны выделяется в 1,5 раза больше сока-самотека.

Благодаря применению открытых обтюрирующих устройств в корпусе нового пресса РЗ-ВП2-Ш-5 облегчены условия захвата мезги шнеком, поэтому случаев запрессовки мезги при эксплуатационных испытаниях в течение всего сезона переработки не наблюдалось. В результате использования промежуточной опоры, расположенной в перфорированном цилиндре пресса, обеспечивается гарантированный зазор между шнеком и цилиндром, устраняется возможность трения между ними, повышается надежность их работы.

Техническая характеристика пресса РЗ-ВП2-Ш-5: производительность по яблокам 5000 кг/ч; выход сока 71%; расход электроэнергии 4,5 кВт-ч; наружный диаметр шнеков 520 мм; габаритные размеры 4600x1000x1700 мм; масса 3500 кг.

Следует отметить, что качество яблочного сока, полученного на шнековых прессах, ниже качества сока, отжатого на пакетных или ленточных прессах.

Широкое распространение получили импульсные шнековые прессы с периодическим вращением шнека и его последующим продольным перемещением, что позволяет проводить прессование с минимальным истиранием мезги.

Расчет шнековых прессов проводят следующим образом. Прессуемые среды, обладающие значительным предельным напряжением сдвига, продвигаются в каналах пресса в виде сплошного твердого тела, испытывая трение о шнек и цилиндр. При таком перемещении изменение давления вдоль канала можно приближенно определить по формуле

Сейчас туристы часто задаются вопросом, что же им взять в поход: обычный, проверенный каримат-пенка или же инновационный самонадувающийся коврик? Некоторые не понимают, зачем в походе нужен целый «надувной матрас» (правда, сходства с матрасом почти нет)? Другие же желают вне цивилизации иметь хоть какой-то комфорт, пусть это будет даже всего-то спальное место, но зато какое удобство ощущает путешественник, воспользовавшийся этим чудо-ковриком.

Основателем и, по сей день ведущим производителем, является американская корпорация под названием Cascade Designs, также известная под брендом Therm-a-Rest (этот коврик иногда называют в честь фирмы – термарестом). Вскоре их начали производить и другие иностранные компании, а в частности: Tramp, Pinguin, Hannah, Terra incognita и наш российский Nova Tour.

Самонадувающийся коврик представляет собой конструкцию из двух слоев. Внутренний слой состоит из открыто-пористого пенополиуритана, а второй – это герметично закрытая нейлоновая или полиэстеровая оболочка. В этом наполнителе имеются свободно открытые поры, раздувающиеся от воздуха при раскладывании коврика. Обволакивающий материал, вплотную соединяется с наполнителем, что, в свою очередь, не позволяет выпускать воздух из этой оболочки, и не дает всасывать воду внутрь.

Для того чтоб коврик обрел свою форму и набрал воздух, требуется всего лишь развернуть его и открутить крышку клапана.

В общей сложности на эти действия необходимо минут 5 – 25, правда под конец нужно будет применить силы своих легких, а в зимний период процесс надувания занимает гораздо больше времени. В том случае, если вдруг у вас мало времени, возможность есть и гораздо быстрее надуть коврик, с помощью насоса или, опять же, силами своих легких.

Только что купленный самонадувающийся коврик раздувается гораздо медленнее, чем уже несколько раз использованный, а также труднее раздувается и более тонкие изделия.

Вопросы по транспортировке

Для транспортировки коврик необходимо раскатать на земле, затем открыть клапан и, как можно, плотнее его свернуть, постепенно выдавливая из пористой структуры воздух. После чего нужно закрутить клапан и поместить коврик в чехол.

Правила хранения

Лучше всего коврик сохраняется и, при этом не теряет свои свойства, в развернутом положении и с раскрученным клапаном.

Или же, не имея такой возможности, пусть свернутый, но не плотно и, также, с открытым клапаном, иначе вы рискуете после неправильного хранения достать негодное для использования изделие (в плотно свернутом положении с закрытым клапаном коврик может начать расслаиваться). И самое главное избегать помещений с повышенной влажностью, а то вскоре будет необходимость в просушивании всего изделия.

Особенности мойки термареста

Для того, чтоб помыть коврик вполне хватит тепленькой водички и обычной губки, но если вы считаете, что ему требуется более тщательное мытье, тогда используйте мыльный раствор. Клапан должен быть в закрученном состоянии. А после мытья его обязательно высушить на свежем воздухе, открытым клапаном вниз.

Рассмотрим преимущества и недостатки таких ковриков

Пожалуй, в первую очередь обратим своё снимание на преимущества самонадувающихся ковриков.

Самонадувающийся коврик превосходно удерживает тепло, благодаря чему вам не страшен туризм в зимнее время года, испытание будет заключаться в другом – на холодном воздухе его труднее надуть.

Второе преимущество кроется в комфортабельности, пластичности и удобстве. Спать на нем одно удовольствие, складывается ощущение того, что вы находитесь в своей теплой постельке, напоминая вам о домашнем уюте. Это и есть то качество, за которое такие коврики очень сильно полюбили путешественники.

• Еще он обладает устойчивостью к нагрузкам, давлению.
• Достаточно компактный.

Но всё же есть и обратная сторона, то есть недостатки, сейчас поговорим о них.
В обращении с ковриками будет нелишним напомнить об аккуратности, они с легкостью поддаются проколам. Из этого следует, что обязательно перед тем как расстелить термарест на землю, необходимо убрать с того места все осколки, колючки, ветки, если таковые имеются. В противном случае его можно повредить и надуваться он уже не будет. А лучше всего всё-таки такой коврик стелить в укрытии, то есть в палатке.

Наличие постороннего шума во время использования, похожего на целлофановый пакет. Если эти звуки вам неприятны, тогда от самонадувающегося коврика лучше отказаться. Термартесты, в отличие от классических ковриков, имеют больший вес, и, если вы пошли в поход налегке, то лучше отдать свое предпочтение обычным кариматам-пенкам.

Кстати, в комплекте с такими ковриками всегда входит ремнабор, для ремонта изделия. И если вдруг вы всё же прокололи своё коврик, то необходимо воспользоваться этим набором. В него входят клей и несколько, довольно больших, заплаток.

Выбор

А сейчас мы разберем самый важный вопрос, как же выбрать самонадувающийся коврик?

Самый главный критерий, по которому обычно подбирают термарест, это вес, о чем мы уже упоминали выше.

И тут главное не ошибиться, всё зависит от того, для какого времени года вы покупаете коврик. В холодный период лучше выбирать изделие большей высоты (4-5 см), чтоб теплоизоляция была результативна, а вес таких составляет от 1,1 до 1,3 кг в среднем.

Для остальных периодов можно выбрать варианты и менее габаритные, вполне сойдет коврик толщиной в 3,8 см, весом такого может колебаться от 460 до 1000 грамм.

Более опытные путешественники предостерегают о том, что самые бесполезные термаресты в походе считаются те, которые имеют резиновую оболочку. Резина, как известно, обладает достаточной теплопроводностью, вследствие чего делаем вывод: ночью запросто можно замерзнуть на таком коврике. А правильным, в этом случае, материалом является полиуретан.

Теперь вы многое знаете о том, какие бывают самонадувающиеся коврики, по весу, из чего они сделаны и какую структуру имеют, а так же плюсы и минусы термарестов.

Осталось упомянуть, как ни в коем случае ими не надо пользоваться. Не использовать в роли санок или надувного матраса на море, а также в роли опахала для костра он тоже не подойдет.

Есть еще несколько моментов: нельзя надувать изделие с закрытым клапаном, в противном случае, от перегревания воздуха изнутри оно может надуться и расклеиться по швам. Надеемся, что наши советы вам помогут при выборе и эксплуатации чудо-ковриков.

Обсуждение: есть 1 комментарий

Интересное приспособление, думаю взять такой к следующей поездке на море. А то в спальном мешке спать уже как-то не айс, возраст видно берет свое)) Почитал все за и против, обещаю, что использовать коврик как санки или как опахало не буду))

Ответить

В случае системы твердых тел, соединенных между собой, силы, действующие на эту систему, можно подразделить на две группы:

1) внешние силы;

2) внутренние силы.

Внутренними силами называются силы взаимодействия между телами, входящими в данную систему. По закону равенства действия и противодействия внутренние силы всегда попарно равны по модулю и прямо противоположны по направлению, но приложены к двум разным взаимодействующим между собой телам системы.

Внешними силами называются те силы, с которыми тела, не входящие в данную систему, действуют на тела этой системы.

Рассмотрим, например, систему, изображенную на рис. 39. Балка АВ весом , может вращаться вокруг оси А неподвижного цилиндрического шарнира и концом В опирается свободно на другую балку CD весом , которая подперта в точке Е и соединена со стеной шарниром .

В данном случае система состоит из двух тел: балки АВ и балки .

Внутренними силами для дгнюй системы являются силы взаимодействия между балками, т. е. сила давления балки АВ на балку CD и сила с которой балка CD действует на балку АВ. По закону равенства действия и противодействия силы N, и равны по модулю и противоположны по направлению, т. е. .

Веса и балок представляют собой силы, с которыми эти балки притягиваются к Земле, и, следовательно, для данной системы являются силами внешними, так как Земля по отношению к этой системе есть внешнее тело. Реакции и шарнирных опор А и D, а также реакция опоры Е являются для данной системы тоже внешними силами, так как шарнирные опоры А и D и опора Е не принадлежат к рассматриваемой системе, состоящей только из двух балок.

При решении задач на равновесие системы тел необходимо учесть, что все внешние и внутренние силы, приложенные к каждому телу в отдельности, уравновешиваются. Следовательно, в случае плоской системы сил можно составить по три уравнения равновесия для каждого из этих тел в отдельности.

Таким образом, для системы, состоящей из тел, можно составить всего уравнений равновесия. Поэтому, если число неизвестных сил в данной задаче не более , то такая задача является статически определенной. Если же число неизвестных в задаче окажется больше , то такая задача не может быть разрешена только на основании уравнений статики абсолютно твердого тела и потому является статически неопределенной.

Так как внутренние силы попарно равны по величине и направлены по одной прямой в противоположные стороны, то алгебраическая сумма их моментов относительно любой точки равна нулю и сумма их проекций на любую ось также равна нулю. Поэтому, если составим уравнение равновесия (уравнение моментов относительно какой-либо точки, или уравнение проекций на какую-либо ось) для каждого тела в отдельности и затем все уравнения сложим, то в полученном уравнении члены, содержащие внутренние силы, попарно уничтожаются и, следовательно, в это уравнение будут входить только внешние силы.

Таким образом, если система тел находится в равновесии, то внешние силы, приложенные к этой системе, удовлетворяют тем же трем уравнениям равновесия, что и в случае равновесия одного абсолютно твердого тела. Эти уравнения представляют собой условия равновесия внешних сил, действующих на систему.

Из этих уравнении можно найти все внешние реакции, если число этих внешних реакций не больше трех.

Если же число внешних реакций окажется больше трех или если в задаче, кроме внешних реакций, требуется найти неизвестные внутренние силы, то необходимо применять метод расчленения системы, т. е. нужно рассматривать равновесие каждого тела системы в отдельности и для каждого из этих тел составлять уравнения равновесия, учитывая при этом все силы, приложенные к рассматриваемому телу. Если система состоит, например, из двух твердых тел, то, применяя метод расчленения, получим в общем случае всего шесть уравнений равновесия (по три уравнения для каждого тела). Для составления шести уравнений равновесия можно применять еще и другой прием, а именно: составить сначала три уравнения для всей системы в целом (как для одного абсолютно твердого тела) и затем к этим трем уравнениям присоединить три уравнения равновесия, составленные только для одного из двух тел данной системы. Этот второй прием нередко предпочтительнее, так как в уравнения равновесия, составленные для всей системы в целом, входят только внешние силы и потому эти уравнения обычно оказываются проще.

Задачи, относящиеся к равновесию системы твердых тел, в зависимости от вида соединения этих тел между собой можно разделить на следующие четыре типа:

1. Задачи, где тела, входящие в систему, опираются свободно друг на друга.

2. Задачи, где тела, входящие в систему, соединены между собой гибкой нитью или невесомым стержнем, концы которого прикреплены к этим телам при помощи шарниров.

3. Задачи, где тела, входящие в систему, соединены между собой при помощи шарнира.

4. Задачи, относящиеся к определению усилий в стержнях плоской фермы.