Самогон в большом городе. Техника и технология. Часть 1. Железо

История

Никогда не занимался самогоноварением, но качество доступных спиртных напитков в последнее время ухудшилось. Интернет помог разобраться в ситуации и найти решение на форумесамогонщиков. Ключевые слова, основные понятия и формулы взяты из постов форума, плюс общетехнический сленг. Для краткости статьи, других пояснений не даю. В этом материале зафиксирован личный опыт воплощения коллективной мысли многих участников форума. Я находил там ответы на многие вопросы, а если не находил - пробовал делать сам, тем более, что многие проекты и технологии были спорными. За основу взят проект БКМ - признанная звезда форума, многократно повторенный, сфотографированный и обсуждаемый до сих пор. По моим трубкам получался укороченный вариант, предполагал простую насадку. Из браги за один перегон обещали продукт крепостью 80-90 об.%, со скоростью 1 литр в час. Примерно месяцев за 5 - 6 усвоил основы техники и технологии домашнего производства крепких спиртных напитков, а также критерии выбора технических и технологических параметров. Была и небольшая практика у товарища на стеклянной колонне с баком объёмом 20 литров и нагревом на газовой плите. Там мы впервые получили свой продукт, наступили на первые “грабли” и тогда у меня возникла идея сделать собственный проект, с учетом личных возможностей, потребностей (клиентура), наличия материалов и инструментов, свободных денег и технической подготовки (инженер-электромеханик на производстве, в прошлом слесарь, электрослесарь и электронщик). Ниже приведены промежуточные результаты двух лет работы, модернизация продолжается. Снимки сделаны в разное время на разных этапах модернизации, детали и их компоновка могут отличаться.

ВЫБОР

материалов и технических параметров

Выбор труб был невелик - оставались обрезки Ø38, Ø25 , Ø9 - нержавейки и титановых Ø13 - метра три. За $45 купил готовый бак 26 л. из 1мм нержавейки, сварен под аргоном, горловина широкая - рука влезает. Искал специально такой – устойчивый, прочный, удобно мыть внутри, большая площадь опоры для фланца колонны. Ключ для круглой гайки М100х2 пришлось сделать самому.

Выбор основного материала для спиртового контура - нержавеющая сталь 08Х18Н9Т - был обусловлен наличием вышеупомянутых трубок, проволоки и навыков паять этот материал. При мощности ТЭНа 2,2 кВт, труба Ø38 была великовата, но расчётная мощность 3,5кВт – уже риск для квартирной проводки. Припои – технически чистое олово и ПОС-60, флюс - ортофосфорная кислота.

Вместо нержавеющих токарных втулок применил стандартные латунные фитинги, луженные изнутри технически чистым оловом, соединения деталей снаружи припоем ПОС-60. Медь тоже присутствует - завихрители в водяных рубашках прямоточнника и дефлегматора, на наружных поверхностях фитингов, в предварительном холодильнике, в кране - регуляторе, в стабилизаторе давления—там, где нет спирта. Насадка и завихритель в паровом контуре дефлегматора - титановые, здесь выбор титана обусловлен стойкими к коррозии материалами, которые жалко выбросить. Завихритель пара в прямоточнике из нержавейки, выход спирта прямо в стеклянную банку. Прокладки между ТЭНом и баком фторопластовые, остальные все силиконовые, вырезал из формы для выпечки теста. Водяные шланги для холодной воды – полихлорвиниловые Ø8 мм. Позже для выхода горячей воды применил армированный полихлорвинил Ø8 мм, такая трубка при нагреве держит форму, не сминается.

Электрические провода, где горячо, применил термостойкие – шнур 1,5 мм ² в х /б оплётке, для датчиков – МГТФ. Выбор рабочего места - ванная комната - был сделан, чтобы не мешать семье на кухне, у меня в ванной больше пространства для колонны и оператора, есть свободная полка для пульта управления, для разной технологической посуды и инструмента, легко делать уборку.

Подогрев электричеством выбран как более безопасный, легко управляемый. Бак стоит на невысокой подставке, колонна вся доступна при аварийной ситуации и настройке.

Производительность устраивала 1 литр продукта в час, чтобы успеть заполнить бак, собрать колонну, разогреть, перегнать, разобрать - за 6 часов с перерывом на обед. Это обусловило мощность ТЭНа для данного объёма - 2,2 кВт. От сети 220 Вольт потянет 10 Ампер, расчётное сечение силовых проводников, с небольшим запасом - 1,5 мм².

Планируемая крепость 80 - 90% об тоже устраивала: для уменьшения примесей и посторонних запахов. Недостаток имеющихся труб обусловил высоту колонны всего 1,1 м. Пришлось смириться с нечётким разделением фракций, прототип имел высоту более 2 метров. Объём бака и мощность ТЭНа обусловили время разгона колонны (до первой капли в отбор) примерно 1 час. Теплоизоляция бака – без синтетики, простым шерстяным одеялом (маловато, но можно работать, не обжигаясь). Чтобы облегчить хранение и модернизацию, колонна разбирается на составляющие элементы – бак – царга – дефлегматор – пульт управления – холодильник (он же прямоточник) - стабилизатор давления воды. У меня сборка- разборка происходит один раз в месяц. Управление нагревом - через симисторный регулятор с кулером – выбрано за малые габариты, плавность регулирования, личный опыт использования. Через полгода поставил параллельно цифровой термостат, позволяет отлучаться от аппарата, автоматика пока не подводила, отклонение температуры ± 0,1 ⁰ С. Контроль температуры – конечно цифровой термометр – выбран за высокую точность, прочность датчика; разборка - сборка схемы не влияет на качество измерений. Термометры переключаются кнопкой и штекерами с пульта на несколько точек.

За три месяца работы 100 Ваттным паяльником и тепловентилятором, наждаком и болгаркой, электродрелью с насадками, напильниками, надфилями и другими обычными слесарными инструментами сваял колонну с габаритами: высота (от днища бака до верха дефлегматора) 1470, ширина (на уровне бака) 460, глубина 300мм. Монтаж электрики и электроники занял ещё недели две, материалы и детали наполовину с рынка, остальное из своего радиохлама.

Первый вариант колонны (покупные материалы, детали, приборы и инструменты) стоил мне около $100. За два года эксплуатации модернизация, в направлении улучшения качества продукта и упрощения технологии, стоила ещё не менее $100. Если бы всё с рынка, стоило бы не дешевле $350-400.

ОПИСАНИЕ, ПАРАМЕТРЫ И МОДЕРНИЗАЦИЯ СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ

БАК

Бак был сделан на хорошем заводе для установки на две газовые конфорки, макс. емкость 26 литров, наполняю не более 22 литра, рассчитывал на сахарную осажденную брагу, без риска вспенивания. Горловина - втулка Ø90 с накидной гайкой М100х2. Врезал ТЭН (форма "скрепка" – большая площадь теплоотдачи) 2,2 кВт нержа. Встроил защитный термоконтакт 10А 120 ⁰ С, разрывающий питание при отсутствии воды на нагревателе. Резьбовые втулки ТЭНа, (те части, что внутри бака), пришлось облудить, они оказались из чёрной стали.

Датчик температуры DS18B20 прижат гайками М3 хомутиком к медной пластине, на которой смонтирован и термоконтакт – всё через термопасту КПТ. Пластина прижата гайками ТЭНа к нержавейке тоже через термопасту. Корпус бака заземлен через сетевой третий провод, кабель термостойкий 2 м. После замены оптосимистора на автомобильное реле 12 Вольт 40 Ампер (теперь параллельно ВТА 41), и экранирования витой пары провода МГТФ от термодатчика металлической оплёткой - показания термометра стали стабильны, и сетевой шнур субъективно греется меньше. На снимках витая пара ещё не экранирована.

ЦАРГА

Царга - труба нержавейка 800мм длиной, внутренний Ø34, толщина стенки 2. Слева впаян фитинг-чашка с внутренней резьбой 1"для соединения с дефлегматором, справа фланец с накидной гайкой для соединения через прокладку с баком. Гайку можно снять для использования с другой царгой, например, для простого перегона без дефлегматора. По внутренней стенке царги проволочная спираль с шагом 50 мм, всего пошло около 3 метров нержавеющих электродов Ø3мм (очищенных от флюса и ошкуренных). Через год попытался увеличить поверхность тепломассообмена, но рекомендованные нержавеющие мочалки попались плохие, пришлось сотворить насадку – нарезал колец Ø13х13 из титановой трубки со стенкой 1,5 около 200 шт., а для лучшего смачивания, сделал на них накатку. Спиральные вставки сверху и снизу работают, как винты - сжимают насадку при проворачивании. Эти доработки увеличили внутреннюю поверхность царги. Крепость продукта выросла с 80 до 90 об %. Качество продукта меня вполне устраивает, а царга работает хоть и на осветлённой но, всё же, браге, остаётся запах и налёт, крупную насадку промыть легче.

ДЕФЛЕГМАТОР

Верхний, основной, дефлегматор (деф) собирается с царгой на 1" резьбе - внутренняя труба Ø25, стенка 1,5,внутри неё титановая полоска-завихритель, сверху трубы Ø 25 напаял шнек из медной проволоки 3мм, наружная труба та же, что и для царги - внутр. Ø 34. Два водяных патрубка Ø9 мм для закручивания потока воды впаяны по касательным. Рабочая длина дефа-280мм . Сверху трубы впаял луженый внутри латунный фитинг-переходник с 3/4" на 0,5", в него вкручен и пропаян тройник 0,5"для датчика температуры и выхода пара в холодильник-прямоточник. Направление движения воды в дефе - снизу вверх. Иное приводило к завоздушиванию, скачкам температуры и нарушениям работы вплоть до образования трещин в паяных швах. Это была самая первая и трудоёмкая деталь колонны. Соединение с прямоточником - накидная гайка и силиконовая шайба на гофротрубе.

Соединение с царгой на резьбе 1” с уплотнением льняным волокном и силиконом, разбирается только для модернизации, обычно блок царга + дефлегматор стоит (или лежит) собранный и закрытый от попадания пыли и насекомых.

ПРЯМОТОЧНИК

Холодильник-прямоточник общей длиной 800мм – ничего необычного. Внутренняя трубка Ø10мм стенка 0,5, внутри неё нержавеющая полоска завихритель, термокомпенсатор (А-А). Охлаждающая вода тоже закручена спиралью из напаянной медной проволоки Ø3мм и входом-выходом по касательным. Наружная труба Ø25, рабочая длина 700мм. Термокомпенсатор пришлось сваять по причине разрыва паяных швов после каждой гонки от неодинакового теплового расширения деталей. Вот уже год нет этих проблем, гофра работает.

Здесь направление движения воды - против потока пара, снизу вверх. Соединение с приёмной ёмкостью - плотное, скользящее, через отверстие Ø10мм в центре стандартной полиэтиленовой крышки к банкам. Откалибровал с натягом горячей трубкой, почти герметично и запах спирта в помещении минимален.

БЛОК УПРАВЛЕНИЯ

Вначале был простейший регулятор на симисторе ВТА 41, к нему медно-алюминиевый радиатор и вентилятор 12 вольт от компа. Напряжение регулируется резистором “Adj” и контролируется интегрирующим вольтметром. Пара термометров: браги и пара. Потом прошла модернизация (современный вид снаружи на рисунке в конце статьи). Переключатель “Auto” выбирает способ управления для реле 40 А, подключающее нагреватель прямо к сети: или от кнопок “Start “(чёрная) и “ Stop” (коричневая), или от терморегулятора.

Терморегулятор на микропроцессоре купил недорогой и доработал с целью увеличить мощность и надёжность устройства, а, также, скомпенсировать кратковременные колебания показаний цифрового термометра. Маломощные детали заменил на мощные со схемой задержки срабатывания реле 40 А около 3 секунд - чтобы гистерезис в настройках можно было выставлять 0,1 ⁰ С. Программирование микропроцессора кнопками “Set”, + и -.

Трансформатор автоматики 220/ 12/24 Вольт, защищён предохранителем 0,5 А. Цифровой термометр с входами “t ⁰ Input” для двух DS18B20 и белой кнопкой выбора между ними. Вход терморегулятора (тоже DS18B20) - гнездо с надписью "Auto". В комплект для измерения температуры входит 4-й, но бескорпусный (без кожуха) датчик, который может включаться в любое гнездо для разных измерений, например, температуры воды на выходе из дефлегматора или температуры браги при её подогреве. Многоконтактное промежуточное реле 24 Вольт в схеме между кнопками и мощным реле. Запланировал, но не установил, аварийное реле 24 В с защёлкой, отключающее питание регуляторов и включающее сигнализацию, например сирену, подключаемую к гнезду "Alarm". К нему два гнезда типа «Тюльпан» в поле "Water" - для подключения датчиков наличия воды в контуре охлаждения (-) и наличия воды на полу (+) с блокирующими выключателями. Розетка 220 В – для лампы - переноски, паяльника, ноута, электробритвы (на фото внизу)... Весь блок собран из стандартных схем, адаптированных к местным условиям, мощное реле старт-стоп 12 В 40А шунтирует симистор фазового регулятора со снаббером. При его включении на ТЭН поступает полное напряжение сети и горит светодиод “ Full”, а при выключении - напряжение, установленное регулятором “Adj” по вольтметру, тем самым уменьшается ступенька снижения температуры при достижении ею установленного значения. Цифровой вольтметр напряжения на ТЭНе с автономным блоком питания от лампы - экономки, выпрямителем и интегратором. Бак подключен через стандартную трехпроводную розетку, установленную в боковой стенке деревянной коробки.

Подключение к сети 220-240В - 5м гибкого шнура 3х1,5 мм² с заземлением в розетке на водопроводный стояк (пока металл). Заземление переходит через розетку пульта в шнур подключения бака, потом на клемму "земля" на баке под крышкой. Расход энергии на один перегон около 10 киловатт-час.

СТАБИЛИЗАТОР ДАВЛЕНИЯ ВОДЫ

Давление и температура воды при точности измерения температуры паров ± 0,1 ⁰ С сильно влияют на стабильность процесса, время реакции термометра - 3 секунды. Температура конденсации спирта реагировала на открывание водяного крана на кухне, смыв туалета – причем, даже у соседей. Проблема обсуждалась на форуме, я реализовал самую подходящую идею. Теперь кран крутить поминутно не нужно.

Собственно стабилизатор - это пластиковая канистра на 5 литров, висит под потолком, в днище врезаны 3шт. трубки Ø9 мм в одной втулке. Трубка, помеченная на днище "+"идёт к питающему водяному крану (душ), трубка « – « самая короткая на кран - регулятор и далее на прямоточник, трубка "А" самая длинная - перелив - в ванну. Перелив устанавливается краном смесителя душа после установки расхода охлаждающей воды, толщина струйки из шланга”A” не толще спички. Посудина подвешена на подвижном коромысле, которое давит на микровыключатель. При уменьшении количества воды в канистре до 1 литра, пружина подымает коромысло, контакт замыкается, включается аварийное реле, звучит сигнал, отключается нагрев бака. Подвешиваю это всё повыше - в потолочный вентиляционный проем - после снятия декоративной решетки. Потолок в ванной комнате у меня низкий, ставить устройство легко, но, к сожалению, перепад уровней (рабочее давление охлаждающей воды) всего 0,6 м, бывают проблемы при заполнении системы - иногда приходится продувать краном расхода воды или ртом. Работа по стабилизации температуры конденсации продолжается, не устраивает громоздкость и надёжность.

КРАН-РЕГУЛЯТОР

Регулятор расхода охлаждающей воды, влияющий на температуру конденсации - вентильного типа (для водяного отопления). Его размещение несколько раз менял по причине завоздушивания системы и поиска наилучшего места для минимизации явления. Вместо пластиковой шайбы напаял конус из олова, армированного медной проволокой, обточил напильником в патроне дрели. Работает стабильнее, чем с родной мягкой шайбой. Для отдельного регулирования охлаждения прямоточника в кран на входе вкрутил самодельный тройник, скорость воды в этой линии регулируется пережималкой. Летом, при температуре водопроводной воды до 25 градусов, расход её немного больше, в среднем 90 литров в час. Температура воды на выходе из дефлегматора при установившемся процессе - 50-60 ⁰ С. Эта вода сразу используется в хозяйстве – мыть бочку и т. д. Для крепления крана к колонне на один из фитингов напаял уголок из нержавейки, соединённый с хомутом вокруг трубы. Резьбы фитингов уплотнил льняным волокном и силиконовым герметиком.