Как в быту, так и в профессиональном ремонте портативные газовые горелки очень популярны. Сфера их применения весьма широка, а разновидностей существует несколько. Правильно подобрать горелку для текущих задач и научиться правильно ее использовать вы сможете, изучив эту статью.
Газовые горелки в виде насадок для баллонов с цанговым присоединением необходимо рассматривать как отдельный класс инструмента. Они применяются в условиях высокой пожарной безопасности на объектах, где не работает тяжелое строительное оборудование и риск повреждения самой горелки минимален.
В первую очередь горелки характеризуются температурой и формой пламени. Наиболее простые устройства имеют температуру горения близкую к минимальной, всего 700-1000 °С. Воздух в горелку поступает естественным путем, поэтому он всегда в недостатке. В то же время более дорогие изделия имеют специальную форму воздухоподводящих каналов, за счет этого увеличивается приток воздуха, и температура горения поднимается до 1200 °С.
Еще более горячее пламя выдают горелки эжекторного типа, в которых воздух поступает к очагу за счет разрежения, сила потока прямо пропорциональна рабочему давлению газа. Это позволяет поднять температуру до 1500-1600 °С и относительно плавно регулировать ее вместе с длиной пламени простым поворотом крана. Очагов горения в горелке может быть несколько, такой инструмент не предназначен для тонкой работы, но отлично прогревает обширные участки.
Наивысшая температура горения для горелок составляет 2000-2400 °С и достигается она за счет концентрации нагнетаемого воздуха в очаге горения и использования специального газа: метилацетилена пропадиена (МАПП). В пламени горелки образуется высокотемпературный конус, сопоставимый по мощности и температуре с газокислородной сваркой, однако не способный к автогенной резке.
Опционально для всех видов горелок возможно наличие гибкой или поворотной трубки, пьезорозжига и высокочувствительного регулировочного клапана. При большом диапазоне температур существует такой же широкий выбор горелок по мощности и соответствующему расходу газа.
Низкотемпературные горелки решают действительно широкий спектр задач и подходят для бытового использования и профессионального строительства. Такими паяльными лампами чаще всего заменяют электрические фены в местах, где возможна только автономная работа.
Главный недостаток горелок без инжектора — низкая стабильность пламени, что особо заметно при резких поворотах и наклонах. Плескания сжиженного газа не оказывают существенного влияния в горелках более дорогого класса со специальным редуктором и контуром подогрева.
Для паяния такие горелки, как правило, не используются. Основное их назначение — розжиг дров и углей или разогрев материалов, допускающих использование открытого пламени. Незаменим такой инструмент также для оттаивания труб , подогрева автомобильных двигателей или распаковки сгонов на пакле, обжига краски для ее снятия и прочих черновых работ.
Эжекторные паяльные лампы имеют более специфичное устройство и назначение. Это неизменные помощники многих конструкторов и мастеров по обработке цветных металлов. Благодаря высокой температуре и регулировке пламени горелки идеально подходят для пайки и закалки металлов или другой термической обработки, при которой необходима высокая точность температуры и четко очерченный конус.
Из-за специфики применения может сильно отличаться размер горелок и сопел. Миниатюрные используются для пайки ювелирных украшений и тонкого металла, несмотря на отсутствие подачи чистого кислорода, они справляются даже с филигранной работой. Горелки среднего класса имеют толщину конуса от 3 до 9 мм и наилучшим образом подходят для электрической пайки соединительных кабельных муфт, медных и алюминиевых трубок.
Более крупные горелки за счет их высокой мощности рационально использовать в таких отраслях, как художественная ковка, точная гибка или штамповка металла. Именно такие инструменты домашние мастера используют как основу самодельных газовых горнов и закалочных печей.
Для эжекторных горелок понятие нестабильного пламени носит чисто фигуральный характер, и хотя возможны периодические вспышки газа, температура в ядре остается относительно стабильной. Контур преднагрева газа используется больше для повышения экономичности горелок, более быстрого их выхода на рабочую мощность и точной регулировки температуры.
Нельзя обойти вниманием горелки, в которых вместо пропан-бутановой смеси используется MAPP газ. Температура горения пламени в них составляет 2200-2400 °С, при этом основная энергия сконцентрирована в конусе, который достаточно стабильный и имеет выраженную границу.
Используют такие горелки для прогрева, ковки и гибки высокоуглеродистых сталей и массивных деталей. Высокая температура позволяет также более качественно закалять и отпускать металл.
В плане пайки и сварки горелки на MAPP газе отлично справляются с нержавеющей сталью, при этом даже тонкие детали не перегреваются. Еще одно преимущество газа MAPP — низкая температура кипения, за счет чего возможно его использование при температурах в -20 °С даже в горелках без контура подогрева.
Выбирая газовую горелку для различных задач, следует обращать внимание на отдельные нюансы. Для туристических целей хорошо подходят самые простые факельные горелки без наддува. С розжигом костра или подогревом пищи справятся даже дешевые китайские изделия, сломать или потерять их абсолютно не жалко.
Для бытовых целей и мелкого ремонта лучше не приобретать инструменты из любительской серии. Чуть более дорогие полупрофессиональные горелки имеют более продуманную конструкцию и лишены таких неочевидных недостатков как, например, оплавление пластиковой обкладки мундштука или работающий со сбоями пьезорозжиг. Еще один аргумент против средней ценовой категории — практически повсеместное отсутствие нормального регулировочного клапана, что даже для грубых работ может быть важным.
Если горелка выбирается для тонкой работы, пайки или сварки, следует дополнительно уделить внимание эргономике и балансировке. При таких работах горелку приходится часто включать и выключать, поэтому форма корпуса и размещение элементов управления должны позволять сделать розжиг и точную регулировку одной рукой.
При выборе мощности следует руководствоваться толщиной и материалом обрабатываемых деталей. Горелки в 500-700 Вт будет вполне достаточно для обжигания краски или пайки медных проводов. Трубки из цветных металлов и стальные изделия толщиной до 3 мм будут хорошо прогреваться при мощности пламени около 1200-1500 Вт. Горелки в 2-3 кВт используют для нагрева и гибки арматуры толщиной до 14 мм. Существует еще одна особенность: пламя мощных качественных горелок может быть отрегулировано для более тонкой работы, а вот прогреть маломощной горелкой массивную деталь никак не получится.
Нынешнее поколение “левшей” редко пользуется паяльной лампой, предпочитая ей электрический промышленный фен или газовую горелку, пользоваться которыми намного проще и безопаснее. А ведь еще 40-50 лет назад паяльная лампа была практически в каждой домашней мастерской слесаря или автолюбителя, поскольку была единственным инструментом, способным разогреть различные материалы до нужной температуры.
Паяльная лампа сжигает в форсунке бензин, выдавая достаточно большую струю открытого пламя.
Но сдавать паяльную лампу в утиль в наш век научно-технического прогресса все же не стоит. Например, газовую горелку на сильном морозе разжечь практически невозможно. С промышленным феном ситуация не лучше: для его работы нужен постоянный источник электроэнергии. А старенькой паяльной лампе все эти сложности нипочем.
Читайте также:
– пошаговая инструкция.
Что такое лобзик и как им пользоваться –
Принцип горения в паяльной лампе
Паяльная лампа – нагревательный прибор, работающий на жидком топливе. Ее особенность в том, что в рабочем инструменте, горелке, горят пары заправленного в лампу топлива, а не оно само. Поступая с высокой скоростью в горелку, струя таких паров всасывает в себя находящийся вокруг горелки воздух, тем самым обеспечивая себя достаточным количеством кислорода.
Такое самообеспечение очень важно, поскольку для полного сгорания 1 кг жидкого горючего на основе углеводородов нужно определенное количество кислорода. В этом случае будет достигнуто полное сгорание, после которого от горючего останется только углекислый газ и вода.
Но если просто зажечь жидкое топливо, например, бензин, в открытой емкости, он не будет полностью сгорать. На это указывает оранжево-красное пламя подобных горящих очагов, к тому же с изрядным выделением копоти. Но если в такой очаг горения искусственно нагнетать воздух, то пламя с оранжево-красного станет голубым, практически без копоти, а его температура значительно увеличится. Причиной этих изменений станет находящийся в воздухе кислород.
Именно принцип искусственного обогащения пламени воздухом, позаимствованный у газовых светильников (т.н. рожков), положен в основу работы паяльной лампы. Причем регулируется такая подача воздуха самопроизвольно: пары топлива попадают в горелку, и чем больше поступление, тем мощнее будет струя и, соответственно, тем воздуха в себя она втянет больше.
Иногда случается, что струя втягивает слишком много воздуха, и кислород не успевает полностью сгорать. В этом случае температура горения заметно снижается, поскольку избыток воздуха, проходя через горелку, охлаждает его. Однако такое случается только при использовании некачественного топлива. При нормальном наполнении горелки парами топлива втянуть в нее лишнее количестве воздуха невозможно по чисто физическим причинам.
Вернуться к оглавлению
Топливо для паяльных ламп
Универсальность паяльной лампы в том, что работать она может практически на любом, способном к возгоранию, жидком топливе: спирте, керосине, бензине, солярке, нефти. Но это вовсе не значит, что в каждую паяльную лампу можно заливать что угодно.
Топливо должно быть качественным. К тому же нужно учитывать, что неподходящий вид топлива очень быстро забьет своими испарениями форсунку. На сегодня паяльные лампы бывают трех видов:
- керосиновые;
- бензиновые;
- спиртовые.
Принцип паяльной лампы сохранился и в работе газовой горелки, поэтому некоторые специализированные источники этот прибор тоже относят к паяльным лампам, выделяя его отдельным, четвертым, видом.
Заправлять лампу другим видом топлива, не соответствующим ее конструкции, категорически запрещается инструкцией по технике безопасности. И это правило должно неукоснительно соблюдаться. Ведь залитый в бензиновую “паялку” керосин сделает из нее инструмент наподобие огнемета. Попадая в горелку, он не успеет полностью испариться, следовательно, гореть будут не пары, а сам керосин. Нормально работать такой инструмент не будет.
Еще опаснее в керосиновую паяльную лампу заливать бензин. Бензин значительно быстрее керосина испаряется, и давление его паров в горелке будет в 6 раз больше расчетного. При попытке зажечь пары взорвутся, превратив полезный инструмент в опасную бомбу. Поэтому, если вы пользуетесь керосиновой паяльной лампой, заправлять ее нужно только чистым керосином, без каких-либо примесей, не используя смесей керосина с бензином или другим топливом.
Та же ситуация и с бензиновой паяльной лампой. Ее нужно заправлять только чистым бензином. При этом показатель октанового числа бензина на работу инструмента практически не оказывает влияния: ни на быстроту воспламенения, ни на время горения, ни на температуру пламени. Но при выборе марки бензина не следует забывать, что у низкооктановых марок различных добавок и примесей намного меньше, поэтому при работе намного меньше будет загрязняться форсунка.
У спиртовых паяльных ламп маленький объем резервуара (всего 200-300 мл), соответственно, ее горение сильно ограничено во времени, поэтому сегодня вместо них мастера предпочитают пользоваться газовыми горелками.
Температура огня заставляет в новом свете увидеть привычные вещи - вспыхнувшую белым спичку, голубое свечение горелки газовой печки на кухне, оранжево-красные язычки над пылающим деревом. Человек не обращает внимания на огонь, пока не обожжёт кончики пальцев. Или не спалит картошку на сковороде. Или не прожжёт подошву кроссовок, сохнущих над костром.
Когда первая боль, испуг и разочарование проходят, наступает время философских размышлений. О природе, цветовой гамме, температуре огня.
Кратко о строении спички. Она состоит из палочки и головки. Палочки изготавливают из дерева, картона и хлопчатобумажного жгута, пропитанного парафином. Дерево выбирают мягких пород - тополь, сосну, осину. Сырьё для палочек называют спичечной соломкой. Чтобы избежать тления соломки, палочки пропитывают фосфорной кислотой. Российские заводы мастерят соломку из осины.
Головка спички проста по форме, но сложна по химическому составу. Темно-коричневая голова спички содержит семь компонентов: окислители - бертолетова соль и дихромат калия; стекляннюу пыль, сурик свинцовый, серу, цинковые белила.
Головка спички при трении воспламеняется, нагреваясь до полутора тысяч градусов. Порог воспламенения, в градусах Цельсия:
Температура огня спички равна Поэтому белая вспышка серной головки сменяется желто-оранжевым язычком спички.
Если пристально разглядывать горящую спичку, то взгляду предстают три зоны пламени. Нижняя - холодная голубая. Средняя в полтора раза теплее. Верхняя - горячая зона.
При слове «костёр» вспыхивают не менее ярко ностальгические воспоминания: дым костра, создающий доверительную обстановку; красные и желтые огни, летящие к ультрамариновому небу; переливы язычков с голубого до рубиново-красного цвета; багровые остывающие угли, в которых печётся «пионерская» картошка.
Изменяющийся колер пылающего дерева сообщает о колебаниях температуры огня в костре. Тление дерева (потемнение) начинается со 150°. Возгорание (задымление) происходит в интервале 250-300°. При одинаковом поступлении кислорода породы при несовпадающих температурах. Соответственно, градус костра тоже будет отличаться. Берёза горит при 800 градусах, ольха - при 522°, а ясень и бук - при 1040°.
Но цвет огня также определяется химическим составом горящего вещества. Желтый и оранжевый вносят соли натрия. Химический состав целлюлозы содержит и соли натрия, и соли калия, придающие пылающим углям дерева красный оттенок. Романтические в древесном костре возникают из-за недостатка кислорода, когда вместо СО 2 образуется СО - угарный газ.
Энтузиасты научных опытов измеряют температуру огня в костре прибором под названием пирометр. Изготовляют три типа пирометров: оптические, радиационные, спектральные. Это бесконтактные приборы, разрешающие оценивать мощность теплового излучения.
Кухонные газовые плиты работают на двух видах топлива:
Химический состав топлива определяет температуру огня газовой плиты. Метан, сгорая, образует огонь мощностью 900 градусов в верхней точке.
Сжигание сжиженной смеси даёт жар до 1950°.
Внимательный наблюдатель отметит неравномерность раскраски язычков горелки газовой плиты. Внутри огненного факела происходит деление на три зоны:
Цифры температурных зон огневого факела приведены для метана.
Разжигая спички, плиту, позаботьтесь о вентиляции помещения. Обеспечьте приток кислорода к топливу.
Не пытайтесь самостоятельно ремонтировать газовое оборудование. Газ не терпит дилетантов.
Хозяйки отмечают, что горелки светятся голубым цветом, но иногда огонь становится оранжевым. Это не глобальное изменение температуры. Изменение цвета связано с изменением состава топлива. Чистый метан горит без цвета и без запаха. В целях безопасности в бытовой газ добавляют серу, которая при сгорании окрашивает газ в голубые оттенки и сообщает продуктам сгорания характерный запах.
Появление оранжевых и желтых оттенков в огне конфорки сообщает о необходимости профилактических манипуляций с плитой. Мастера прочистят оборудование, удалят пыль и сажу, горение которых и изменяет привычный цвет огня.
Иногда огонь в горелке становится красным. Это сигнал опасного содержания угарного газа в Поступления кислорода к топливу настолько мало, что плита даже тухнет. Угарный газ без вкуса и запаха, и человек рядом с источником выделения вредного вещества заметит слишком поздно, что отравился. Поэтому красный цвет газа требует немедленного вызова мастеров для профилактики и наладки оборудования.
Для мягкой кровли оптимальными гидро- и теплоизоляционными материалами являются те, которые наплавляются с помощью кровельной горелки. Это трудоемкая и сложная работа, которая, к тому же выполняется на высоте. Результатом качественного монтажа будет продолжительный срок службы кровли. Поэтому для работы выбирается только качественное оборудование. В статье рассмотрим существующие виды и преимущества различных кровельных горелок.
Это специальное оборудование для разогрева наплавляемой кровли. Помимо этого, с помощью горелки просушивают поверхность, нагревают заготовки для строительных работ, обжигают строительную краску и применяют при всех работах, где требуется подогреть элементы или поверхности.
Горелка газовая для кровли состоит из:
Кровельная горелка - это мобильная конструкция с удобными ручками для ее переноски. Она имеет небольшой вес, до 1,5 кг и оснащена удобной для работы рукояткой из дерева или пластика длинной до 1 м.
В качестве газа, чаще всего, используется пропан. Он поступает в корпус через газопроводный шланг. Регулируют его подачу и длину пламени с помощью специального вентиля на горелке. Для экономии расходуемого газа, кровельные горелки оснащены редуктором, который контролирует расход топлива.
Во всех конструкциях газовых горелок предусмотрена система подсоса атмосферного воздуха. Это обязательная функция, но есть и дополнительные, которые делают работу более комфортной. В первую очередь возможность регулировать рабочие режимы. Например, когда в работе получается перерыв, включается режим ожидания и экономится топливо. Любая газовая горелка зажигается с обычными спичками или зажигалкой.
Менее популярны, но тоже используются для кровельных работ горелки, работающие на дизельном топливе.
Их используют в большинстве отраслей строительства и промышленности.
Конструкция газовых горелок зависит от топлива, на котором они работают и от области применения. Но в целом они идентичны. Горелка, состоящая из корпуса, рычага регулировки пламени вентиля для подачи топлива присоединяется к баллону с газом через редуктор. Некоторые производители дополняют конструкции газовых горелок дополнительной ветрозащитой пламени и пьезоподжигом.
Для укладки кровли из битумных материалов применяются ручные горелки. Чаще всего это пропановые горелки для кровли рычажной конструкции. Они удобны при работе - длина пламени легко регулируется простым нажатием рычажного механизма, переходя в экономичный режим потребления газа.
Во время работы, газовая горелка расходует смесь пропана с воздухом или с добавлением технического кислорода. Наиболее безопасны для работы газовоздушные горелки. Они дают достаточную температуру для кровельных работ, разогрева металлических деталей, отжига краски и для пайки кабелей.
Газовые горелки вентильного типа отличаются простотой в использовании, легким весом и не вызывают сложностей при ремонте. Создавая высокое пламя с большой мощности, они делают возможным производить работы даже в ветреную погоду.
Также существуют ацетиленовые горелки, работающие на смеси ацетилена с кислородом. Чаще всего их используют для сварочных работ. Они устроены таким образом, что кислород, в инжекторных ацетиленовых горелках, нужен не только для поддержания горения, но и для подачи ацетилена.
Кроме этого, горелки различаются по функциональности и имеют разные аббревиатуры:
Применяются при кровельных работах. Она способна создавать температуру нагрева до трехсот градусов, что вполне достаточно для наплавления всех битумных материалов;
Более усовершенствованная модель. Имеет вентиль для точной регулировки подачи технического газа из баллона. А благодаря рычагу, легко регулируется длина пламени во время работ. Ее мощности хватит для плавления металлопластиковых труб и тугоплавких кабелей.
Работает на пропане. Используется для подогрева и сварки металла и ручной пайки. Размер диаметра стакана 5 см.
Наиболее универсальная и самая популярная горелка. Нагревает поверхность до четырехсот градусов. Применяется при укладке мягких кровельных материалов, дорожных и гидроизоляционных работах. Мощность составляет 115 КВт с расходом топлива 9кг/ч.
Незаменима для работы в ограниченном пространстве и на кровле с большим углом наклона. Является хорошей заменой обычной паяльной лампе. При небольших размерах (длина 50см) имеет большую мощность, безопасна, экономична и удобна в использовании. Ее мощность 40 КВт, а расход газа 3 кг/ч.
Используется для мелкого кровельного ремонта, пайки, сварки кабелей. Из-за экономичного расхода топлива, может работать с пятилитровым газовым баллоном. Мощность составляет 10 КВт, расход - 0,7 кг/ч.
Оборудована двумя параллельно расположенными раструбами, благодаря чему она обладает высокой производительностью. Мощность 179 КВт с расходом топлива 14кг/ч.
Или раскатчик. Имеет 4 раструба, что обеспечивает одновременный прогрев шириной в 1 метр и позволяет вести работу безостановочно. По кроям имеются специальные зацепы для кровельного материала, с их помощью всю работу по его укладке может выполнять один человек. Мощность 120 КВт, расход - 12 кг/ч.
Газовые горелки применяются во всех видах строительно-ремонтых работ и могут разогревать поверхности до четырехсот градусов. В частности: Горелка газовоздушная инжекторная ГГ-2, газовая горелка ГВК 1, Горелка жидкотопливная ГРЖ-1, горелка пропановая ГСП-3, горелка пропановая ГВК-1-Р, пропановая горелка ГСП-4 и другие.
Цена на газовые горелки для кровли сильно варьируется и зависит от множества факторов: от производительности, дополнительных функций, от способности работать с тем или иным топливом, а также от фирмы изготовителя. Стоит отметить, что они стоят недорого и доступны большинству потребителей.
Рассмотрим это на примере кровельных работ при настиле рубероида:
Когда для работы используется качественная газовая горелка с регулировкой подачи топлива, то безостановочно можно застелить до 600 м кровельного материала.
Важно! Использовать газовую горелку для мягкой кровли допускается при температуре не ниже 15 градусов. Если требуется производить работы при более низкой температуре, понадобится горелка на жидком топливе.
Стоит сразу же сказать, что намного проще и безопаснее будет купить готовую горелку, нежели мастерить ее самостоятельно. Но если есть уверенность в своих силах и любовь делать все своими руками, то можно попробовать.
Газовая горелка - это сложный прибор и для того, чтобы сделать его потребуются определенные навыки, и доскональное соблюдение множества правил. Но все, же часть работы лучше оставить для профессионалов. В первую очередь это касается системы подачи и емкости для хранения газа.
Для изготовления факела используется металлический стержень и рассекатель. Прикрепляют их к рукоятке из термостойкого дерева.
Шланг для подачи газа заимствуется из газосварочной системы или самостоятельно вытачивается из латуни.
Несмотря на то, что внешне кровельная горелка собранная своими руками будет значительно отличаться от магазинных аналогов, со своими основными функциями она справится.
Но при работе с ней, придется особенно внимательно обращать внимание на малейшие протечки газа или другие неисправности. И даже при незначительной проблеме работу следует прекратить немедленно.
Данные кровельные горелки работают на жидком топливе. Они особенно актуальны для работы при большом температурном минусе, в этом случае их оборудуют встроенным подогревом топлива. Они полностью автоматизированы и способны работать с топливом различного качества. Дизельные кровельные горелки оснащены высоконапорной воздуходувной системой, которая обеспечивает стабильный и безопасный поджиг и снижает образование сажи.
Горелки на жидком топливе конструктивно отличаются от газовых аналогов. В дизельной топливо поступает в камеру под высоким давлением, что приводит к распылению жидкости. И уже распыленные мельчайшие частицы поджигаются на выходе из сопла, создавая пламя. В связи с чем, горелка подключается к компрессору и емкости с топливом при помощи маслобензостойких шлангов.
Кровельная горелка на жидком топливе предназначена работать в следующих условиях:
При этом примерный расход дизельного топлива составляет 10 л /100 м2 площади.
Порядок работы с дизельной кровельной горелкой:
© При использовании материалов сайта (цитат, изображений) указание источника обязательно.
Цель настоящей статьи – рассказать, как делается газовая горелка своими руками. Газовые горелки в малом предпринимательстве, индивидуальном техническом творчестве и в быту применяются весьма широко для спаечных, слесарно-кузнечных, кровельных, ювелирных работ, для запуска на газе отопительных приборов и получения для различных нужд пламени с температурой свыше 1500 градусов.
В технологическом аспекте газовое пламя хорошо тем, что обладает высокой восстановительной способностью (очищает поверхность металла от загрязнений и восстанавливает его окисел в чистый металл), не проявляя сколько-нибудь заметно иной химической активности.
В теплотехническом – газ высокоэнергоемкое относительно недорогое и чистое топливо; 1 ГДж газового тепла обходится, как правило, дешевле, чем от любого другого энергоносителя, а закоксовывание газовых отопительных приборов и осаждение в них сажи минимальны или отсутствуют.
Но вместе с тем, повторим прописную истину: с газом не шутят. Газовая горелка не так уж сложна, но как добиться ее экономичности и безопасности – об этом и пойдет далее разговор. С примерами правильного технического исполнения и рекомендациями по изготовлению самостоятельно.
Своими руками изготавливается исключительно газовая горелка на пропане, бутане или пропан-бутановой смеси, т.е. на газообразных насыщенных углеводородах, и атмосферном воздухе. При использовании 100% изобутана (см. далее) возможно достижение температуры пламени до 2000 градусов.
Ацетилен позволяет получить температуру пламени до 3000 градусов, но ввиду его опасности, дороговизны карбида кальция и необходимости в чистом кислороде как окислителе практически вышел из употребления и в сварочных работах. Получить чистый водород в домашних условиях возможно; водородное пламя от горелки с наддувом (см. далее) дает температуру до 2500 градусов. Но сырье для получения водорода дорого и небезопасно (один из компонентов – сильная кислота), но главное – водород не ощутим на запах и вкус, добавлять к нему меркаптановую отдушку нет смысла, т.к. водород на порядок скорее распространяется, а примесь его к воздуху всего в 4% уже дает взрывоопасный гремучий газ, причем воспламенение его может произойти просто на свету.
Метан не используется в бытовых газовых горелках по сходным причинам; кроме того, он сильно ядовит. Что касается паров ЛВЖ, пиролизных газов и биогаза, то при сжигании в газовых горелках они дают не весьма чистое пламя с температурой ниже 1100 градусов. ЛВЖ средней и ниже средней летучести (от бензина до мазута) сжигаются в специальных жидкостных горелках, напр., в горелках для дизтоплива; спирты – в маломощных пламенных приборах, а эфиры вообще не жгут – малоэнергичны, но очень опасны.
Чтобы сделать газовую горелку безопасную в работе и не пожирающую зря топливо, золотым правилом следует взять: никакого масштабирования и вообще изменений чертежей прототипа!
Тут дело в т. наз. числе Рейнольдса Re, показывающем взаимосвязь между скоростью потока, плотностью, вязкостью текущей среды и характерным размером области, в которой она движется, напр. диаметром поперечного сечения трубы. По Re можно судить о наличии турбулентности в потоке и ее характере. Если, к примеру, труба не круглая и оба характерных ее размера больше некоторого критического значения, то появятся вихри 2-го и более высоких порядков. Физически выделенных стенок «трубы» может и не быть, напр., в морских течениях, но многие их «фокусы» объясняются именно переходом Re через критические значения.
Примечание: на всякий случай, для справки – для газов значение числа Рейнольдса, при котором ламинарный поток переходит в турбулентный, есть Re>2000 (в системе СИ).
Далеко не все самодельные газовые горелки точно рассчитываются согласно законов газовой динамики. Но, если произвольно изменить размеры деталей удачной конструкции, то Re топлива или подсасываемого воздуха может скакнуть за пределы, которых оно придерживалось в авторском изделии, и горелка станет в лучшем случае коптящей и прожорливой, а, вполне возможно, и опасной.
Определяющим параметром для качества газовой горелки является диаметр сечения ее топливного инжектора (газового сопла, форсунки, жиклера – синонимы). Для горелок на пропан-бутане на обычную температуру (1000-1300 градусов) его можно ориентировочно принять таким:
В высокотемпературных горелках инжекторы делают более узкими, 0,06-0,15 мм. Отличным материалом для инжектора послужит отрезок иглы для медицинского шприца или капельницы; из них можно подобрать сопло на любой из указанных диаметров. Иглы для надувания мячей хуже, они не жаропрочны. Их используют более как воздуховоды в микрогорелках с наддувом, см. далее. В обойму (капсюль) инжектора его запаивают твердым припоем или вклеивают жаропрочным клеем (холодной сваркой).
Делать газовую горелку на мощность свыше 10 кВт ни в коем случае не следует. Почему? Допустим, КПД горелки 95%; для любительской конструкции это очень хороший показатель. Если мощность горелки 1 кВт, то на саморазогрев горелки уйдет 50 Вт. О 50 Вт паяльник можно обжечься, но аварией он не грозит. А вот если сделать горелку на 20 кВт, то лишним будет 1 кВт, это уже оставленные без присмотра утюг или электроплитка. Опасность усугубляется тем, что ее проявление, как и числа Рейнольдса, пороговое – или просто горячо, или вспыхивает, плавится, взрывается. Поэтому чертежи самодельной горелки более чем на 7-8 кВт лучше и не искать.
Примечание: промышленные газовые горелки выпускаются на мощность до многих МВт, но достигается это точной профилировкой газового ствола, в домашних условиях невыполнимой; один из примеров см. далее.
Третий фактор, определяющий безопасность горелки – состав ее арматуры и порядок пользования ею. В общем схема такова:
Газовые горелки малой мощности для быта и мелкого частного производства по эксплуатационным показателям классифицируются след. образом:
Касательно способа сжигания топлива газовая горелка может быть выполнена по одной из след. схем:
В свободно-атмосферных горелках газ сгорает в свободном пространстве; приток воздуха обеспечивается свободной конвекцией. Такие горелки неэкономичны, пламя рыжее, коптящее, пляшущее и бьющееся. Интерес, представляют, во-первых, потому, что избыточной подачей газа или недостаточной воздуха любую другую горелку можно перевести в свободно-атмосферный режим. Именно в нем горелки поджигают – на минимуме подачи топлива и еще меньшем притоке воздуха. Во-вторых, свободный приток вторичного воздуха может быть очень полезен в т. наз. полутораконтурных горелках для отопления, т.к. намного упрощает их конструкцию не в ущерб безопасности, см. далее.
В эжекционных горелках не менее 40% необходимого для сгорания топлива воздуха подсасывается газовым потоком от инжектора. Эжекционные горелки конструктивно просты и позволяют получить пламя с температурой до 1500 градусов при КПД свыше 95%, поэтому используются наиболее широко, однако не могут быть выполнены модулируемыми, см. ниже. По использованию воздуха эжекционные горелки делятся на:
В горелках с наддувом весь воздух, и первичный, и вторичный, подается в зону сгорания топлива принудительно. Простейшая микрогорелка с наддувом для настольных спаечных, ювелирных и стекольных работ может быть сделана самостоятельно (см. далее), но изготовление отопительной горелки с наддувом требует солидной производственной базы. Зато именно горелки с наддувом позволяют реализовать все возможности управления режимом горения; согласно условиям использования они делятся на:
В однорежимных горелках режим сгорания топлива либо определяется раз навсегда конструктивно (напр., в промышленных горелках для отжиговых печей), либо устанавливается вручную, для чего горелку нужно или погасить, или прервать технологический цикл с ее применением. Двухрежимные горелки работают, как правило, на полной или половинной мощности. Переход с режима в режим осуществляется по ходу работы либо пользования. Двухрежимными делают отопительные (зима – весна/осень) либо кровельные горелки.
В модулируемых горелках подача топлива и воздуха плавно и непрерывно регулируется автоматикой, отрабатывающей по комплексу критически важных исходных параметров. Напр., для отопительной горелки – по соотношению температур в помещении, наружной и теплоносителя в обратке. Выходной параметр возможен один (минимальный расход газа, наибольшая температура пламени) или их может быть тоже несколько, напр., при температуре пламени у верхнего предела минимизируется расход топлива, а при ее падении оптимизируется для данного техпроцесса температура.
Разбираясь в конструкциях газовых горелок, пойдем по пути увеличения мощности, это позволит лучше понять материал. И с самого начала познакомимся с таким важным обстоятельством, как наддув.
Как устроена однорежимная мини газовая горелка для настольной работы с питанием от баллончика для заправки зажигалок, хорошо известно: это 2 иглы, вставленные друг в друга, поз. А на рис.:
Наддув – от аквариумного компрессора. Поскольку без сопротивления распылителя под водой он дает заметно пульсирующий поток, нужен ресивер из 5 л баклаги. Газировка в таких не выпускается, так что пробку ресивера нужно будет дополнительно загерметизировать сырой резиной, силиконом или просто пластилином. Если взять компрессор для аквариума на 600 л и более, а топливом – 100% изобутан (такие баллончики дороже обычных), можно получить пламя свыше 1500 градусов.
Камни преткновения при повторении данной конструкции, во-первых, регулировка подачи газа. С воздухом проблем нет – его подачу устанавливают штатным регулятором компрессора. Но регулировка газа перегибанием шланга очень груба, а регулятор от капельницы быстро выходит из строя, он же вместе с ней одноразовый. Во-вторых, сопряжение горелки с баллончиком – чтобы его клапан открылся, нужно надавить на заправочный штуцер
Поможет решить проблемы первое, узел, показанный на поз. Б; делают его из той же пары игл. Сначала нужно подобрать отрезок трубочки для втулки, с небольшим усилием налезающий на штуцер баллончика, а затем, также с небольшим усилием, затолкать его в канюлю иглы; ее, возможно, придется немного рассверлить. Но втулка не должна болтаться ни на штуцере, ни в канюле по отдельности.
Затем делаем обойму для баллончика с регулировочным винтом (поз. В), вставляем баллончик, надеваем на штуцер регулятор по поз. Б, и заворачиваем винт до получения нужной подачи газа. Регулировка очень точная, буквально микроскопическая.
Проще всего сделать паяльную горелку прим. на 0,5-1 кВт, если у вас есть в наличии любой газовый вентиль: кислородный серии ВК, от старого автогена (ацетиленовый ствол заглушается) и т.п. Один из вариантов конструкции паяльной горелки на основе газового вентиля показан на рис.
Его особенность – минимальное количество точеных деталей, да и те можно подобрать готовые, и достаточно широкие возможности регулировки пламени перемещением насадки 11. Материал деталей 7-12 – достаточно жаростойкая сталь; в данном случае подойдет относительно недорогая Ст45, т.к. температура пламени из-за полного отсутствия профилировки газового канала и эжекторных окон (которых как таковых и нет) не превысит 800-900 градусов. Также, вследствие того, что эта горелка одноконтурная, она довольно-таки прожорлива.
Двухконтурная газовая горелка для пайки намного экономичнее и позволяет получить пламя до 1200-1300 градусов. Примеры конструкций такого рода с запиткой от 5 л баллона даны на рис.
Горелка слева – на мощность ок. 1 кВт, поэтому состоит всего из 3-х деталей, не считая газового ствола и ручки, так что отдельного вентиля на регулировку пламени не требуется. При желании можно сделать сменные капсюли инжектора на меньшие мощности; расход топлива на малых мощностях при этом весьма заметно упадет. Простота конструкции в данном случае достигнута благодаря использованию схемы с неполным разделением воздушных контуров: весь воздух засасывается через отверстия в корпусе, но часть его увлекается горящей газовой струей через отверстие диаметром 12 мм в дожигатель.
Неполное разделение воздушных контуров не позволяет выйти на мощность свыше 1,2-1,3 кВт: Re в камере сгорания скачет «выше крыши», отчего начинается горение хлопками вплоть до взрыва, если попытаться наладить пламя, поддав газку. Поэтому, не имея опыта, инжектор в это горелку лучше ставить 0,3-0,4 мм.
Горелка с полным разделением воздушных контуров, чертежи которой даны справа на рис., развивает мощность до нескольких кВт. Поэтому в ее арматуре необходим, кроме запорного на баллоне, и регулировочный вентиль. Совместно со скользящим первичным эжектором он позволяет в достаточно широких пределах регулировать температуру пламени, выдерживая минимальный на данной мощности его расход. Практически, выставив вентилем пламя желаемой силы, перемещают первичный эжектор, пока на пойдет узкая голубая струя (очень горячая) или широкая желтоватая (не такая горячая).
Двухконтурная горелка с полным разделением контуров пригодна и для кузнечных работ. Напр., как за 10-15 мин соорудить из подручных материалов горн для только что описанной, см. видео:
Слесарно-кузнечная газовая горелка специально для горна также может быть построена по полной двухконтурной схеме, см. след. ролик.
И, наконец, мини газовая горелка может греть и маленький настольный горн; как их вместе сделать самому, см.:
Здесь на рис. даны чертежи газовой горелки со встроенным регулировочным вентилем для особо точных и ответственных работ. Ее особенность – массивная камера сгорания с охлаждающим оребрением. Благодаря этому, во-первых, уменьшаются термические деформации деталей горелки. Во-вторых, случайные скачки подачи газа и воздуха практически не влияют на температуру в камере сгорания. В результате установленное пламя долгое время держится очень стабильно.
Наконец, рассмотрим горелку, предназначенную для получения пламени максимально высокой температуры – на 100% изобутане без наддува это горелка дает пламя с температурой более 1500 градусов – листовую сталь режет, плавит в мини-тигле любые ювелирные сплавы и размягчает любое силикатное стекло, кроме кварцевого. Неплохой инжектор для этой горелки получается из иглы от инсулинового шприца.
Если вы планируете раз навсегда перевести свою старую печку или котел с дров-угля на газ, то у вас нет иного выхода, как приобрести модулируемую горелку с наддувом, поз. 1 на рис. В противном случае любая экономия на самоделке скоро будет съедена перерасходом топлива.
В случае, когда для обогрева требуется мощность более 12-15 кВт и вдобавок есть человек, готовый и способный взять на себя обязанности истопника, регулирующего подачу газа сообразно наружной температуре, более дешевым вариантом будет двухконтурная атмосферная горелка для котла, схема устройства которой дана на поз. 2. Хорошо в данном качестве зарекомендовали себя т. наз. саратовские горелки, поз. 3; они выпускаются на широкий диапазон мощностей, давно и успешно применяются в теплотехнике.
Если же вам нужно продержаться на газе некоторое время, напр., до конца отопительного сезона, и затеять затем реконструкцию системы отопления, или запустить на газе, напр., дачную либо банную печку, то для этого своими руками может быть изготовлена полутораконтурная газовая горелка для печи. Схема ее устройства и работы дана на поз. 4. Непременное условие – топка отопительного прибора должна быть с поддувалом: если пускать вторичный воздух в зазор между зевом топки и корпусом горелки, расход топлива существенно возрастет. Чертеж полутораконтурной газовой горелки для печи мощностью до 10-12 кВт дан на поз. 5; продолговатые отверстия для забора первичного воздуха должны находиться снаружи!
Газовая горелка для кровельных работ с современными наплавляемыми материалами (кровельная лампа) обязательно выполняется двухрежимной: на половинной мощности прогревают подстилающую поверхность, а на полной наплавляют покрытие после разворачивания рулона. Промедление здесь недопустимо, поэтому тратить время на переналадку горелки (что возможно только после ее остывания) нельзя.
Устройство кровельной газовой горелки промышленного производства показано слева на рис. Она двухконтурная по схеме с неполным разделением контуров. В данном случае такое решение допустимо, т.к. горелка работает на полной мощности ок. 20% времени технологического цикла и эксплуатируется подготовленным персоналом вне помещения.
Самый сложный узел кровельной лампы, вряд ли повторимый в домашних условиях – клапан переключения мощности. Однако без него возможно обойтись ценой небольшого увеличения расхода топлива. Если вы – мастер-универсал и кровельными работами занимаетесь эпизодически, то снижение рентабельности из-за этого не будет заметно.
Технически данное решение реализуемо в горелке со связанными парами воздушных контуров, см. справа на рис. Переход с режима на режим осуществляется либо установкой/снятием корпуса внутренних контуров, либо просто перемещением лампы по высоте, т.к. режим работы такой горелки сильно зависит от противодавления на выхлопе. Для прогрева подстилающей поверхности лампу относят от нее подальше, тогда из сопла пойдет мощный широкий поток не чрезмерно горячих газов. А для наплавки лампу подводят ближе: по кровельному материалу растечется широкий «блин» пламени.
В этой статье рассмотрены лишь отдельные примеры газовых горелок. Общее число их конструкций только на «домашний» диапазон мощностей до 15-20 кВт исчисляется сотнями, если не тысячами. Но будем надеяться, что и вам пригодится какая-то из описанных здесь.
