Инжекционная газовая горелка своими руками

Газовая горелка своими руками

Для людей активно работающих в мастерской или в загородном доме часто возникает потребность нагреть деталь или произвести пайку. Эти задачи позволит решить высокотемпературная газовая горелка, которую можно изготовить своими руками. С её помощью можно производить нагрев деталей для последующей обработки или сварки, закаливать детали, осуществлять пайку, ремонт кровли. Это перечень может быть продолжен.

Все эти задачи могут быть решены с помощью газовой горелки. К таким устройствам относят аппараты, которые обеспечивают смешивание, предварительный подогрев, подачу требуемого объёма газа и кислорода. В ней создаются условия для обеспечения необходимой скорости сгорания полученной смеси и создания необходимой температуры нагрева.

Таких устройств на рынке предлагается большое количество, от специализированных профессиональных (для котлов отопления, кровельных и сварочных работ), до универсальных бытовых горелок на пропане.

Газовые горелки, изготовленные в промышленных масштабах, рассматриваются исключительно с точки зрения надёжности и безопасности при эксплуатации. Однако, очень часто по критерию «эффективность — стоимость» газовые горелки промышленного производства не выдерживают никакой критики. Кроме этого, можно приобрести изделие сомнительного качества или изготовленное в дружественном Китае.

Рассмотрев подробно варианты конструкций подобных горелок, напрашивается однозначный вывод. В этих газовых агрегатах нет ничего сложного. Поэтому многие стараются изготовить такой аппарат в домашних условиях. Получается удобная и дешёвая газовая горелка своими руками.

Характеристики и виды инжекционных горелок

От исполнения горелки горна зависит степень угара металла при его нагреве под ковку, интенсивность образования окалины на поверхности, общее потребление газа. В закрытых кузнечных горнах применяют горелки короткого пламени.

Их конструктивное исполнение гарантирует быстрое перемешивание горючей смеси, что обеспечивает высокий КПД. Продукты сгорания из рабочего пространства горна удаляются равномерно и максимально эффективно.

Принцип действия горелок

В горелках такого типа происходит сжигание пропана, поступающего из газопровода либо баллона. Здесь смесь газа с воздухом образовывается за счет эжекции, т.е. подсасывания последнего внутрь горелки под воздействием энергии струи газа, находящейся под давлением.

В зоне, где происходит забор воздуха, появляется разрежение, за счет чего воздух сам двигается в заданном направлении. Смешиваясь в корпусе горелки, рабочая смесь вырывается из него под давлением, создавая нужную температуру.

Качество работы газовой горелки зависит от постоянства соотношения объема газа и воздуха. Изменение плотности газа влияет на возможности засасывания воздуха горелкой.

Топливосжигающее устройство или горелка, является основной составляющей газового горна. Его эксплуатация полностью зависит от правильного изготовления этого ключевого элемента

Все изменения температуры сгорания должны сопровождаться аналогичными изменениями подачи воздуха, требуемого для возгорания.

При несбалансированности показателей, необходима корректировка коэффициента инжекции для достижения его стабильности. Добиваются этого путем изменения давления газа либо регулировкой воздушной заслонки.

Классификация горелок по основным признакам

Классифицируют их по разным признакам. Исходя из объема подсасываемого первичного воздуха, различают горелки частичного смешения и полного. Основными характеристиками первых являются коэффициент инжекции и кратность.

Коэффициент инжекции определяется соотношением объемов воздуха инжектируемого и требующегося для 100-проентного сгорании газа. Под выражением «кратность инжекции» подразумевают соотношение между объемом первичного воздуха и потреблением газа горелкой.

Горение газа в смеси с воздухом в инжекционной горелке происходит в специальной насадке — туннеле, изготовленном из огнеупорного материала

Инжекционные горелки, применяемые в домашних кузницах, бывают низкого (до 5 кПа) давления газа и среднего — от 5 кПа до 0,3 МПа. Когда газ в горелке находится под давлением 20-90 кПа, мощность подсоса воздуха остается практически неизменной, даже в том случае, когда в горне газовое давление и разрежение претерпевают изменения.

При падении давления ниже этой планки, коэффициент инжекции растет, давление падает, а разрежение в горне увеличивается. В зависимости от наличия распределительного коллектора, бывают горелки одно- и многофакельные.

Существует разделение по количеству сопел: с одним соплом — односопловые, с несколькими — многосопловые. Располагают эти элементы по центру либо вразброску. По этому признаку есть горелки с центральным соплом и периферийным.

Что необходимо чтобы сделать?

Сначала инструменты. Хотя по большей части сборку делают из уже готовых элементов, необходимы:

1. Ножовка по металлу.
2. Дрель с набором сверл.
3. Пассатижи, отвертка, напильники личной, бархатный либо соответствующие надфили.
4. Набор плашек и метчиков с держателями.
5. Слесарные тиски.

Из основных материалов понадобятся:

1. Резиновый или силиконовый шланг для подключения устройства к баллону с газом.
2. Два газовых вентиля: главный, открывающий подачу газа и регулировочный, служащий для изменения количества газа подаваемого в зону горения.
3. Трубка с тонким отверстием на выходе— жиклер (форсунка).

[stextbox газовый жиклер называют ниппелем, что неправильно и противоречит принципу работы устройства. Ниппель — трубка с резьбой, нередко со встроенным клапаном. Служит для соединения деталей. Жиклер обеспечивает впрыск нужного количества топлива в смесительную камеру (к примеру — жиклер карбюратора).[/stextbox]

1. Трубки для тела изделия, камеры инжектора с соплом.
2. Рукоятка.

Точный список определится при подробной проработке чертежей самодельной газовой горелки, исходя из заготовок, имеющихся в распоряжении.

Как горючее используют:

• пропан или пропан-бутановую смесь;
• метан или природный газ;
• ацетилен;
• водород.

У каждого газа свои особенности. Для бытовых, а также самодельных систем наиболее удобен ацетилен, пропан, а также его смесь с бутаном.

Водородный баллон достать довольно сложно, у метана давление выше, чем у бытового газа, ему необходим редуктор.

Обзор видов

Так как основой инжекционных горелок является инжектор, что подсасывает воздух и отправляет внутрь приспособления, они могут иметь разновидности в зависимости от воздушного объема. Существует классификация горелок на природном газе.

• Горелка с низким давлением инжекционного типа. В ней к основе возгорания попадает лишь доля воздуха, который нужен для процесса. Она функционируют с помощью низкого давления, поэтому часто используются в бытовых агрегатах отопления. Важной характеристикой такого устройства считается инжекционный коэффициент. Увеличение либо уменьшение газового давления перед горелкой возможно только до конкретного предела. Отличительной чертой приспособления низкого давления является саморегуляция.

• Устройства с полным предшествующим перемешиванием газа и воздуха. Для инжекции воздушных масс, что используются в процессе полного сгорания, требуется высокое давление. Основным направлением их использования является отопительный котел и подогрев промышленной печи. Показатель тепловой мощности в данном случае не превышает двух Мвт. Такая горелка способна давать факел малого свечения, который снижает объем радиационной теплоты, что передается нагреваемым поверхностям. Приспособления с полным предварительным смешиваем могут иметь в своей конструкции металлический стабилизатор или же насадки огнеупорного типа.

• Горелка Казанцева имеет в своей конструкции регулятор первичных воздушных масс, форсунку, конфузор, смеситель, насадку и пластинчатый стабилизатор. В функции регулятора входит подавление шума, что возникает во время повышения скорости смеси газа и воздуха. Данное современное приспособление характеризуется эффективностью использования газа. Факел имеет малое свечение, однако оно может компенсироваться выделением огнеупорного канала, где осуществляется интенсивное нагревание и сгорание. Выхода пламени из канала не происходит, поэтому данное сгорание можно назвать беспламенным. Потребители оценили данный вид горелки за ее простоту в использовании, экономичность и удобную конструкцию. Недостатками приспособления Казанцева считаются большие размеры и невысокая мощность.

• Панельная горелка с беспламенной работой. У сжигания газа без пламени есть свои преимущества, среди которых целостное сгорание газа, возможность горения даже при малом количестве воздуха. Ко всему прочему подобные устройства имеют возможность достигать высокой температуры горения и передавать большой объем теплоты с инфракрасным излучением. Беспламенные агрегаты могут иметь такие каналы:
  1. с неправильными формами;
  2. с правильными формами;
  3. со стабилизацией пламени на огнеустойчивой топной поверхности.

• Прибор инфракрасного излучения. В этой горелке совокупность газа и воздушных масс отправляется в специальную камеру, а далее в огневое отверстие керамических плит. Инфракрасная горелка, которая функционирует на среднем газовом давлении, имеет в конструкции плиту из жароустойчивых материалов. Сгорание газа во множестве насадок нагревает канальные поверхности до температурного режима в 1000 градусов по Цельсию. Как результат поверхность становится оранжево-красной, а также имеет источник инфракрасного излучения. Последнее поглощается бытовыми предметами и нагревает их. Такая горелка нашла свое применение при обогреве открытой площадки, к примеру, спортивной либо кафе. Также данные приспособления используют, чтобы подогреть строящуюся стенку, штукатурку, кроме того, с ее помощью могут согреться работники помещения.

Устройство инфракрасного типа способно функционировать на природном и сжиженном газах.

Инжекторная горелка – это востребованное приспособление, которое можно не только купить в магазине, но и сделать собственноручно. Это рациональное вложение, так как оно быстро окупится и прослужит своему владельцу многие годы. Устройство инжекционного вида имеет невысокую стоимость, но при этом способно стать достойной альтернативой многим заводским агрегатам. Наличие такой горелки способно решить массу бытовых задач, без помощи профессионалов.

О том, как сделать инжекторную горелку своими руками, смотрите далее.

Какую делать?

Перед тем как приступить к изготовлению, выберем подходящий тип горелки из следующего перечня:

1. атмосферные инжекционные,
2. эжекционные,
3. с наддувом.

Второй и третий тип более сложен для изготовления. А чтобы организовать наддув понадобится сжатый воздух либо кислород, а значит компрессор либо еще один баллон.

Проще всего для самостоятельного исполнения будет первый тип, именно его стоит предпочесть.

Управление процессом атмосферной горелки происходит регулировочным вентилем. Поэтому от того, какой подвернется, во многом зависит выбор типа, а также модели самого устройства.

Нужно помнить, что горение того или иного газа зависит от диаметра отверстия жиклера. Водородный жиклер имеет его несколько меньше, пропановый — больше.

Конструкции, схемы, чертежи, технология сборки

В первую очередь понадобится чертеж будущего устройства, эскиз или схема горелки, с размерами.

Найти готовый несложно с помощью интернета. Если вы представляете общие принципы работы устройства, владеете методикой его расчета, разработать проект можно самостоятельно.

Как простой вариант — использовать вентиль от баллона из-под пропана или кислорода, известный как модель ВК-74 (см. схему).

К боковой резьбе вытачивают штуцер, который одновременно будет служить рукоятью. Можно использовать подходящую по размеру трубу. На одной ее стороне нарезать внутреннюю резьбу, с другой сделать хвостовик для надевания газового шланга.

На ту резьбу, которой он крепится к баллону, навинчиваем заглушку. В ее торце сверлим отверстие, нарезаем резьбу под жиклер. К заглушке на стальных спицах привариваем сопло, которое одновременно послужит инжекторной камерой.

Еще проще, если вам попадется старый ацетиленовый резак или бензорез. По сути, это готовая горелка. Достаточно убрать, чтобы не мешали, части связанные с подачей кислорода, газовое сопло заменить жиклером, закрепить над ним инжекторную камеру-сопло.

Совсем крохотную газовую горелку можно изготовить из штуцера для накачки баскетбольных мячей, иголки шприца и парочки капельниц, или как их называют медицинских «систем» капельного введения лекарств. Работать самоделка может даже от баллончика для заправки зажигалок.

Регулировочные роликовые зажимы исполнят роль вентилей.

Правда, к этому устройству нам понадобится принудительная подача воздуха, для инжекции атмосферного воздуха диаметр сопла слишком маленький. С этой целью можно использовать компрессор аквариума, либо старого холодильника.

У иглы шприца и штуцера аккуратно стачиваем острие. После этого, иглу шприца слегка согнув вставляем в боковое отверстие штуцера, так, чтобы конец слегка вышел из срезанного кончика.

Место ввода иглы обматываем медной проволокой, хорошо пропаиваем с кислотой.

Горелка готова. Осталось подсоединить к ней газ и воздух .

Какое должно быть пламя у горелки для газового горна?

Давайте рассмотрим рисунок выше. На нем показано три вида пламени одной и той же газовой горелки с наддувом, но с разной степенью обогощенности смеси кислородом. Под №1 идет смесь с минимальным количеством кислорода. Наддув выключен. Пламя у горелки мягкое, желтое. Языки пламени неспешно вырываются из горелки, горение происходит практически беззвучно. Энергия такого пламени минимальна. На нем только чайник греть. Под №2 наддув включен на одну треть. Желтые вялые языки пропадают, пламя приобретает голубой цвет, из сопла появляется так называемое «ядро» пламени характерного зеленоватого оттенка. Температура самого ядра не так уж велика, но на границе перехода от ядра к голубому цвету эта температура достигает максимума. Поднесенная в эту зону металлическая арматура раскаляется практически до бела! По мере дальнейшего усиления наддува форма факела становится все более правильной, ядро укорачивается и прячется в недрах сопла, и, наконец, пламя, вырывающееся с гулким ревом приобретает острую форму кинжала, как показано на картинке №3. Такое пламя обладает максимальной концентрацией энергии в одной точке, что уже характерно для газовых резаков.

На графике слева представлено распределение температуры пламени в зависимости от зоны. На сами значения не обращайте внимания — для пропана они немного нише, но суть остается та же. Максимальная температура у пламени на границе ядра. И самые холодные зоны — это самое начало пламени и самый хвост факела.

Для горелки газового горна или газовой плавильной печи нужно выбирать вариант №2. В замкнутой рабочей камере плавильной печи синий язык пламени вытягивается и полностью обволакивает тигель с металлом, более-менее равномерно нагревая его. Если же в плавильной газовой печи довести факел до состояния №3, то тигель будет сильно перегреваться в одной точке, начнет обгорать и в конце концов испортится. Конкретно для газового горна иногда требуется именно локализованный нагрев заготовки, поэтому возможен вариант использования и резкого факела №3.

Практические газовые нюансы

Преимущество у покупной модели одно – это сертификат безопасности. Если по условиям ваших работ наличие такого сертификата обязательно, то и раздумывать нечего: газовую горелку нужно покупать. А вот если вы работаете самостоятельно, и от официальной бумаги вам не жарко и не холодно, то газовая горелка своими руками – отличное решение по всем статьям.

Зачем и почему? Во-первых, это вещь недешевая. Во-вторых, конструкция газовой горелки не слишком сложная, она будет вам по плечу, обещаем. Перед тем, как сделать газовую горелку своими руками, нужно принять во внимание кое-какую специальную информацию.

Как происходят сварочные работы газовой горелкой.

Особенности газовых горелок:

• Первым делом – материал, из которого должно быть сделано сопло. Только тугоплавкий металл, ведь ваше устройство должно выдавать по-настоящему высокие температуры – вплоть до 1000°С, поэтому сопло должно быть устойчивым с таким температурам.
• Не экономим на кране, ведь от его качества будет зависеть ваша безопасность. Если вдруг начнется утечка, подача газа мгновенно перекрывается с помощью крана. Кран должен быть качественным, он не должен пропускать.
• Еще один элемент устройства, качество которого должно быть самым высоким – узел подключения к газовому баллону с редуктором или без него, если баллончик небольшого размера – тогда он с клапаном. Помним, что подавляющая часть аварий с «газовой» подоплекой происходит именно из-за дефектного запорного аппарата.
• Чаще всего используется пропан – это для вашей информации.
• По своей сути газовая горелка – это форсунка испарительного типа.
• Газовая горелка для пайки своими руками в принципе ничем не отличается от устройства для закаливания металлических деталей, так что она может быть сделана для самого разнообразного применения.

Как устроена газовая горелка?

Механизм действия устройства инжекторного типа:

1. Газ подается по шлангу в результате давления, которое образуется в процессе испарения сжиженного газа внутри баллона. Этого давления вполне достаточно, чтобы газа поступающего газа хватало для возникновения и поддержки ровного постоянного пламени. Не на всех баллонах имеется редуктор, в этом случае поступление газа может регулироваться рабочим краном.
2. Запорный кран – ни в коем разе не рабочий, у него совершенно другая функция, он крепится на вентиль баллона с единственной задачей – открывать или закрывать подачу газа.
3. Струя газа подается в насадку через трубку подачи газа. Эта трубка переходит в ниппель, который формирует направление пламени. Этот ниппель вместе с трубкой подачи газа расположен в специальном вкладыше, функция которого – смешивание газа с воздухом.
4. Вкладыш вместе с ниппелем и трубкой подачи газа регулируется винтом. Лучше всего делать устройство сборно-разборным, так как ниппель необходимо чистить в обязательно порядке.
5. После формирования во вкладыше смесь газа и воздуха подается в специальное сопло насадки, в которое подается дополнительная порция кислорода из атмосферного воздуха. В насадке нужны вентиляционные отверстия, они позволят сделать пламя более ровным и стабильным.

Инфракрасный обогреватель

Использование самодельных газовых горелок может натолкнуть на мысль о собственноручном создании инфракрасного обогревателя. Такие обогреватели созданы для обогревания домов или гаражей, в условиях постоянно растущей цены на газ. Самым простым способом сохранить тепло является использование обыкновенной пищевой фольги. Ее необходимо закрепить на стене позади батарее. Тепловые потоки будут отражаться от алюминиевой поверхности в помещение, что не позволит уйти теплу сквозь стены.

В более сложном варианте можно использовать спираль. Для этого нужно приобрести в магазине спираль накаливания и инфракрасный порт. Делать такое устройство достаточно просто: спираль требуется уложить в металлический блок, который подключается к электросети. К полученной конструкции присоединяется инфракрасный порт. Данное устройство работает на основе способности порта распространять в помещение тепловую информацию, получаемую от горячей спирали.

Для гаражей или иных маленьких нежилых помещениях лучше всего подойдет обогреватель, созданный на основе маленькой жестяной коробки и графитового песка. Такое устройство достаточно компактно, оно не требует много место, при этом прекрасно справляется с поставленными перед ним задачами. Перед началом работы емкость необходимо тщательно промыть и просушить. Она может быть какого угодно диаметра и размера, важно, чтобы она полностью подходила под ваши представления о том, каким должен быть будущий обогреватель.

Графит необходимо перемешать с мелким песком в отношении один к одному и наполовину заполнить коробку. Из листа жести нужно вырезать круг, диаметром подходящий под железную емкость, и прикрепить к его краям выводной провод. Эту конструкцию нужно уложить на смесь песка и гранита, после чего засыпают оставшейся смесью. Далее емкость нужно плотно закрыть крышкой, чтобы искусственным образом создать давление внутри ее. Второй провод корпуса емкости подключается к автомобильному аккумулятору.

Регулировать температуру нагрева такого устройства можно с помощью крышки. При более плотном закручивании температура жестяной коробки будет сильнее. При меньшем он будет терять тепло. Важно не давать такому обогревателю перегреваться. В таких случаях коробочка начнет светиться красным или оранжевым свечением. При перегреве происходит процесс спекания песка, что приводит к потере эффективности работы газовой горелки самодельной. Чтобы ее восстановить, нутро потрясти устройство.

Газовый инфракрасный обогреватель более затратен по материалам, так как требует приобретения небольшой инфракрасной керамической грелки. Лучше всего не покупать большое устройство, так как “питаться” оно будет от маленького пропанового баллона, объемом 1 литр. Кроме этого необходима горелка – насадка со специальным краном. В первую очередь необходимо избавиться от всех форсунок горелки, оставив лишь трубу и кран. На трубу надевается шланг, который должен быть длинной чуть более полуметра. К этому устройству и подключается баллон с газом. Очень важно, чтобы при этом он находился в вертикальном положении, так как перемещение газа идет вверх, а не горизонтально. Такой обогреватель работает в течении двух часов на обычном 200-граммовом баллоне.

Рыбаки часто пользуются подобным приспособлением во время зимней рыбалки в палатке. Запас баллонов с газом позволяет комфортно провести ночь на льду. Кроме того, эта конструкция безопасна, в ней нет открытого огня, который может нанести вред. Керамической плитке достаточно 10 минут до полного разогрева, после чего она начинает активно излучать тепло, нагревая воздух вокруг себя.

Как сделать газовую горелку своими руками? Или обогреватель? Очень просто! Главное знать внутренне устройство данных аппаратов для того, чтобы иметь представление о ее работе. После этого изготовление самодельной конструкции не составит труда. Главное, не забывать про соблюдение технике безопасности при работе с открытым огнем или его источниками.

Изготовление мини-горелки

Миниатюрная горелка

Если вам нужно работать с мелкими деталями или платами, то такая большая горелка вам совсем не подойдет. В таком случае можно изготовить небольшую горелку из подручных средств, которая будет выдавать температуру до 1000ºC. Вам понадобятся:

1. Обычная капельница – 2 шт.
2. Игла для накачивания мячей.
3. Игла для медицинского шприца.
4. Паяльник.
5. Напильник.
6. Медная проволока.
7. Плоскогубцы.
8. Шлифовальный камень.
9. Флюс для пайки.
10. Термопистолет.

Устройство самодельной мини-горелки

Вооружившись всеми инструментами, можно приступать к работе. Для удобства разделим процесс на такие этапы:

1. Первым делом напильником нужно сделать пропил в игле для мяча. Он должен быть немного дальше середины. Бывают иглы, в которых такое отверстие уже есть, это еще лучше.
2. Затем возьмите иглу от шприца и изогните ее примерно на 45˚ посередине.
3. Так как на кончике игла срезана под углом, ее нужно сточить на шлифовальном камне так, чтобы образовался ровный, прямой срез.
4. Вставьте в отверстие иглы для мяча тонкую иглу. Ее кончик должен выступать на 1–2 мм.
5. Зафиксируйте иглу, обмотав место соединения тонкой медной проволокой.
6. Фиксация иглы Смажьте проволоку флюсом и припаяйте место соединения, чтобы сделать все герметичным.
7. Достаньте капельницы и подсоедините их к основаниям двух игл.
8. Зажимы-регуляторы сдвиньте к иглам, они будут служить ручкой и регуляторами подачи воздуха и газа.
9. Соедините их между собой термопистолетом.
10. Вот и все, теперь остается только подключить источник газа (зажигалку или газовый баллончик) и баллон со сжатым воздухом.

Через толстую трубку будет проходить газ, а через тонкую (медицинскую) сжатый воздух. Изменять давление газа и сжатого воздуха можно благодаря регуляторам капельницы. Такая маленькая горелка будет полезна для использования в домашних условиях.

Газовая горелка – полезный инструмент в умелых руках. Для того чтобы иметь ее, необязательно идти в магазин и тратить деньги на покупку. Все можно сделать самостоятельно. Главное, подготовить все материалы и инструменты, а также исследовать технологию по изготовлению горелки. Перед тем как приступать к работе, рекомендуем ознакомиться с устройством инструмента и принципом его работы. Тогда вам будет гораздо легче выполнить все самостоятельно.