Prime idee sulla realizzazione di una nuova fornace a gas.

Con questa nuova versione voglio superare i limiti della versione base, anche se con quest'ultima si possono comunque realizzare fusioni accettabili. I limiti che presentava erano:

• impiego di materiali refrattari di qualità non particolarmente elevata, anche se di basso costo e facile reperibilità
• dimensioni limitate dall'impiego di secchio per vernice, ciò permetteva di avere uno diametro interno di cm 16 e quindi uso al massimo di crogiolo n° 5 e spessore del refrattario di cm 7
• fuoriuscita della fiamma e gas di combustione dal foro centrale del coperchio superiore con maggiore dispersione di calore
• Il sollevamento del coperchio veniva eseguito a mano, scomodo non tanto per il peso, in fondo limitato, ma per il maggior rischio di ustioni
• lo spostamento della fornace veniva fatto sollevandola di peso, un problema per chi, come me , soffre di mal di schiena

La fornace con il coperchio girevole

Le temperature raggiungibili dipendono da due fattori:

da una parte l'efficienza del bruciatore, e quindi la capacità di fornire più calore. Questa nuova fornace monterà un bruciatore più performante che permetterà il raggiungimento di temperature più elevate ed un più basso consumo di gas. Per un approfondimento vedi nuovo bruciatore.

Dall'altra è la dispersione del calore e qui entrano in gioco gli spessori delle pareti ed il materiale refrattario impiegato.

Nella versione base, si è impiegato cemento refrattario comune, quello che si trova dai rivenditori di materiale per l'edilizia, e perlite, reperibile nei vivai. Questi due materiali a malapena resistono a temperature appena superiori ai 1000 gradi (forse 1200)., ora anche se qualcuno obietterà che fondendo l'alluminio intorno ai 650° queste temperature sono più che sufficienti. Intanto queste sono le temperature a cui resistono questi refrattari ma non le temperature che si raggiungono nella fornace che sono sicuramente più alte. Infatti il refrattario si spacca e vetrifica tanto che periodicamente bisogna riparare. Noi non dobbiamo solo fondere l'alluminio, che appena fuso è abbastanza viscoso e mal si presta a scorrere negli stampi, deve essere molto più fluido, tanto più caldo quanto più sottili sono le cavità e tanto maggiore è il percorso che deve fare. Non dimentichiamo che dal momento che si estrae il crogiolo dalla fornace inizia il raffreddamento e per quanto si faccia presto inevitabilmente passa del tempo prima della colata. Poi a contatto con la sabbia si ha un altro ulteriore raffreddamento. Allora un primo miglioramento sarà quello di impiegare del materiale di pregio. A questo scopo la mia attenzione è caduta su due tipi di materiale: Calcestruzzo refrattario resistente a circa 1650° (esiste anche quello che resiste a 1950° ma estremamente costoso). Questo è un conglomerato di cemento refrattario ad altissima percentuale di allumina, miscelato con granaglie (il grog) di refrattario. e materassini di fibroceramica che resistono a circa 1400°. Ho pensato di fare uno strato interno di 8cm di calcestruzzo refrattario e 5cm di figroceramica all'esterno, per un totale di 14cm forse 13 se si comprimono i materassini. Per il reperimento di questi materiali io ho contattato la seguente ditta:

Il tutto verrà contenuto in una lamiera curvata a cilindro delle dimensioni volute (addio secchio).

Il coperchio è stato rivoluzionato, anche in funzione della diversa evacuazione dello scarico. Mentre nella versione base il coperchio era munito di un foro centrale dal quale i gas combusti e la fiamma evacuavano. Anche se da una parte è molto comodo avere un foro dal quale controllare l'andamento della fusione dall'altra si ha una perdita di calore abbastanza significativa. Per questo il coperchio è ora completamente chiuso. Non fatevi ingannare dal foro che si vede, questo in realtà sarà sempre chiuso da apposito tappo, verrà aperto solo per osservare l'andamento e subito richiuso. Non ho voluto rinunciare a questa comodità, del resto se il coperchio è fatto di tutto un pezzo senza foro, per osservare bisogna aprire il coperchio e la perdita di calore avverrebbe lo stesso. Ma allora da dove escono i gas combusti? Abbiamo visto che grazie all'ingresso tangenziale della fiamma, questa comincia a roteare e avvitandosi risale le pareti della camera, giunta al soffitto (sotto il coperchio) evacuerà da un foro di uscita sempre tangenziale praticato sulla parte alta della parete della camera. In modo analogo al foro d'ingresso in basso ma in uscita in alto. Questa configurazione ha il vantaggio che il calore non si disperde in alto attraverso il foro centrale che non c'è più e la superficie inferiore del coperchio lo riflette verso il basso.

L'altra modifica è la possibilità di aprire il coperchio semplicemente facendolo ruotare lateralmente, senza doverne sostenere il peso, che ora viste le più generose dimensioni comincia ad essere importante. Da notare che c'è un dispositivo che mentre ruota solleva il coperchio per evitare attriti che usurerebbero il refrattario.

Notare il tubo di scarico in alto a sinistra

Il tutto è montato su di un carrello a ruote e manubrio (staccabile) per la movimentazione, piedino regolabile per mettere la fornace in piano. Considerate che le maggiori dimensioni e lo spessore fanno raggiungere alla fornace un peso che diventa difficile da sollevare. Ora le dimensioni interne della camera raggiungono i 200 mm che permettono l'uso di crogioli n° 8 (quasi 5 kg di alluminio contro i 2kg del n°5).

Particolare del supporto bruciatore

Vista dall'alto - entrata ed uscita fiamma

Particolare taglio elicoidale che permette al coperchio di alzarsi durante la rotazione.

Sezione - ingresso uscita

Naturalmente il progetto è in via di sviluppo, potrà subire degli adattamenti. I suggerimenti sono molto graditi. Quando sarà concluso potrò mettere a disposizione anche il progetto in Solidworks, il cad che io uso.

Naturalmente bisognerebbe costruire un prototipo e collaudarlo ed eseguire le eventuali modifiche.

Un saluto a tutti.

Silvano

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