Газовоздушная инжекционная горелка. Устройство сварочной горелки для газосварки

Инжекторная горелка горелка, в которой подача горючего газа в смесительную камеру осуществляется за счет подсоса его струей кислорода, вытекающего с большой скоростью из отверстия сопла. Этот процесс подсоса газа более низкого давления струей кислорода, подводимого с более высоким давлением, называется инжекцией, а горелки данного типа - инжекторными .

Для нормальной работы инжекторных горелок необходимо, чтобы давление кислорода было 0,15-0,5 МПа, а давление ацетилена значительно ниже - 0,001- 0,12 МПа. Схема инжекторной горелки представлена на рисунке 1, а. Кислород из баллона под рабочим давлением через ниппель, трубку и вентиль 5 поступает в сопло инжектора 4. Выходя из сопла инжектора с большой скоростью, кислород создает разрежение в ацетиленовом канале, в результате этого , проходя через ниппель 6, трубку и вентиль 7, подсасывается в смесительную камеру 3. В этой камере кислород, смешиваясь с горючим газом, образует горючую смесь. Горючая смесь, выходя через 1, поджигается и, сгорая, образует сварочное пламя. Подача газов в горелку регулируется кислородным вентилем 5 и ацетиленовым 7, расположенными на корпусе горелки. Сменные наконечники 2 подсоединяются к корпусу горелки накидной гайкой.

Рисунок 1 - Схема инжекторной горелки (а) и инжекторного устройства (б)

Инжекторное устройство состоит из инжектора 1 и смесительной камеры 2. Для нормальной инжекции большое значение имеют правильный выбор между коническим торцом инжектора 1 и конусом смесительной камеры 2 и размеров ацетиленового 3 и кислородного 4 каналов. Нарушение работы устройства приводит к возникновению обратных ударов пламени, снижению запаса ацетилена в горючей смеси и др. кислород подаются примерно под одинаковым давлением 0,05-0,1 МПа. В них отсутствует , который заменен простым смесительным соплом, ввертываемым в трубку наконечника горелки. Схема безынжекторной горелки приведена на рисунке. по резиновому рукаву через ниппель 4, регулировочный 3 и специальные дозирующие каналы поступает в смеситель горелки. Аналогично через ниппель 5 и вентиль 6 поступает в смеситель и ацетилен. Из смесительной камеры горючая смесь, проходя по трубке наконечника 2, выходит из мундштука 1 и, сгорая, образует сварочное пламя.

Для образования нормального сварочного пламени горючая смесь должна вытекать из канала мундштука горелки с определенной скоростью. Эта скорость должна быть равна скорости горения. Если скорость истечения больше скорости горения, то пламя отрывается от мундштука и гаснет. Когда скорость истечения газовой смеси меньше скорости горения, горючая смесь загорается внутри наконечника. Следовательно, безынжекторные горелки менее универсальны, так как работают только на горючем среднего давления. Для нормальной работы безынжекторных горелок дополнительно снабжают регулятором равного давления, автоматически обеспечивающим равенство рабочих давлений кислорода и ацетилена.

Инжекционная газовая горелка низкого давления по принципу организации смешения газа с воздухом относится к газовым горелкам с частичным предварительным смешением.

Струя газа в горелке под давлением выходит из сопла (1) с большой скоростью и за счет своей энергии захватывает в конфузоре (2) воздух, увлекая его внутрь горелки. Смешение газа с воздухом происходит в смесителе, состоящем из конфузора (2), горловины (3) и диффузора (4). Разрежение, создаваемое инжектором, возрастает с увеличением давления газа в горелке, и при этом изменяется количество подсасываемого первичного воздуха (от 30 до 70%), необходимого для полного сгорания газа. Количество воздуха, поступающего в газовую горелку, можно изменять при помощи регулятора (6) первичного воздуха, представляющего собой шайбу, вращающуюся на резьбе. При вращении регулятора изменяется расстояние между шайбой и конфузором, и таким образом регулируется подача воздуха.

Инжекционная газовая горелка низкого давления:
1 - сопло; 2 - конфузор; 3 - горловина; 4 - диффузор; 5 - огневой насадок; 6 - регулятор первичного воздуха.

Для обеспечения полного сгорания топлива в газовой горелке часть воздуха поступает за счет разрежения в топке. Регулирование расхода вторичного воздуха производится путем изменения разрежения в топке.

Инжекционные горелки низкого давления выполняются огневыми насадками (5) разной формы.

Инжекционные газовые горелки обладают свойством саморегулирования, т.е. возможностью обеспечения постоянства соотношения между количеством поступающего в горелку газа и количеством подсасываемого ими первичного воздуха. При этом, если подача воздуха в горелку при помощи шайбы отрегулирована по цвету пламени или показанию газоанализатора на полное сгорание газа и газовая горелка работает спокойно без шума, то дальнейшее изменение ее нагрузки можно проводить, увеличивая или уменьшая только расход газа, не меняя положения воздушной шайбы.

Изменяя режим работы газовой горелки, необходимо следить за устойчивостью ее пламени, так как на характер горения газа влияют не только количество подаваемого в нее первичного воздуха, но и количество вторичного воздуха, поступающего в топку.

Инжекционная горелка среднего давления ИГК конструкции Ф.Ф.Казанцева относится к горелкам с полным предварительным смешением и устойчиво работает при давлении газа 2... 60 кПа (200... 6 000 мм вод. ст.).

Газ, поступающий в газовую горелку через газовое сопло (4), инжектирует воздух в необходимом для сжигания количестве. В смесителе (2), состоящем из конфузора, горловины и диффузора, осуществляется полное перемешивание газа с воздухом.

Инжекционная горелка ИГК среднего давления конструкции Ф. Ф. Казанцева:
1 - пластинчатый стабилизатор горения; 2 - смеситель; 3 - регулятор подачи воздуха; 4 - газовое сопло; 5 - гляделка.

В конце диффузора в газовой горелке установлен пластинчатый стабилизатор (1), который обеспечивает устойчивую работу горелок без отрыва и проскока пламени в широком диапазоне нагрузок. Стабилизатор горения состоит из тонких стальных пластин, расположенных на расстоянии примерно 1,5 мм одна от другой. Пластины стабилизатора стянуты между собой стальными стержнями, которые на пути движения газовоздушной смеси создают зону обратных токов горячих продуктов горения, за счет теплоты которых происходит непрерывное поджигание газовоздушной смеси. Фронт пламени удерживается на определенном расстоянии от устья горелки.

Регулирование подачи воздуха производится с помощью регулятора (3). На внутренней его поверхности укреплен клеем шумопоглощающий материал. В регуляторе выполнено смотровое окно — гляделка (5) для наблюдения за целостностью стабилизатора.

К недостаткам инжекционных горелок относятся:

• значительные габариты горелок по длине, особенно горелок увеличенной производительности (например, горелка ИГК-250-00 номинальной производительностью 135 м3/ч имеет длину 1 914 мм);
• высокий уровень шума у инжекционных горелок среднего давления при истечении газовой струи и инжектировании воздуха;
• зависимость поступления вторичного воздуха от разрежения в топке (для инжекционных горелок низкого давления), плохие условия смесеобразования в топке, приводящие к необходимости увеличения общего коэффициента избытка воздуха до 1,3...1,5 и даже выше для обеспечения полного сгорания топлива.

Сегодня мы расскажем, как своими руками сделать простую, надёжную и удобную инжекционную газовую горелку для ковки и литья.

Здравствуйте, читатели и подписчики сайта !

Материалы необходимые для изготовления самодельной инжекционной газовой горелки:

• *кровельная газовая горелка;
• два отрезка черной трубы 40х3мм (длина: 40мм, 50мм);
• один отрезок черной трубы 25х3 (длина: 155мм).

*- очень много людей заморачиваются и делают горелку из кучи сантехнических фитингов и сварочных наконечников, краников. Зачем? Все это продается в магазине в виде кровельной горелке (берите средний размер сопла для нормальной производительности). И нам останется лишь переделать сопло!

Кстати, говоря о сопле. Если вы задаетесь сейчас вопросом, зачем что-то переделывать, когда есть готовые горелки. Как раз которую я и буду переделывать. Так вот ответ прост. И наглядно его я продемонстрировал в видео. При коротком сопле, горелка в закрытом пространстве гореть не будет! Не получится инжекционного процесса подсоса воздуха и пламя потухнет.

Инструмент необходимый для изготовления инжекционной газовой горелки:

• сварочный аппарат;
• болгарка.

Все размеры я указал на чертеже и обозначил их в видео**

**- Так же на картинке отобразил АНАЛОГ! Его можно собрать из переходных чугунных сантехнических муфт и трубы. Она так же будет неплохо работать. Для меня ключевую роль сыграла цена! Я купил куски трубы на металлобазе и обошлись они мне в чуть больше чем 50р + расходы на сварку и тп. Цена сопла встала в 50р! муфты же стоят значительно дороже (помните, у меня супербюджетный набор для начинающего!).
Ну вот я и рассказал вам о том, что я использовал и почему я использовал это, а не другое. А наглядное изготовление вы увидите в видео!

p.s. Пламя горелки горит стабильно и очень эффективно. Горение происходит в наружней ее части. Горелка хорошо охлаждается потоком воздуха и остается холодной на все время работы. Нагревается лишь кончик, что только способствует сгоранию газа.
Спасибо за просмотр!

Горелка - это устройство, предназначенное для получения пламени необходимых тепловой мощности, размеров и формы. Все существующие конструкции газопламенных горелок можно классифицировать следующим образом:
1) по способу подачи горючего газа в смесительную камеру - инжекторные и безынжекторные;
2) по мощности пламени - микромощности (10-60 дм 3 /ч ацетилена); малой мощности (25-400 дм 3 /ч ацетилена); средней мощности (50-2800 дм 3 /ч ацетилена) и большой мощности (2800-7000 дм 3 /ч ацетилена);
3) по назначению - универсальные (сварка, резка, пайка, наплавка, подогрев); специализированные (только сварка или только подогрев, закалочные и пр.);
4) по числу рабочих пламен - однопламенные и многопламенные;
5) по способу применения - для ручных способов газопламенной обработки; для механизированных процессов.

Инжекторные горелки. Кислород через ниппель 1 инжекторной горелки проходит под избыточным давлением 0,1-0,4 МПа (1-4 кгс/см 2) и с большой скоростью выходит из центрального канала инжектора 8 (рис. 27). При этом струя кислорода создает разрежение в ацетиленовых каналах рукоятки 3, за счет которого ацетилен подсасывается (инжектируется) в смесительную камеру 10, откуда образовавшаяся горючая смесь направляется в мундшук 13 и на выходе сгорает. Инжекторные горелки нормально работают при избыточном давлении поступающего ацетилена 0,001 МПа (0,01 кгс/см 2) и выше.
Повышение давления горючего газа перед горелкой облегчает работу инжектора и улучшает регулировку пламени, хотя при этих условиях приходится прикрывать вентиль горючего газа на горелке, что может привести к возникновению хлопков и обратных ударов пламени. Поэтому при использовании инжекторных горелок рекомендуется поддерживать перед ними давление ацетилена (при работе от баллона) в пределах 0,02-0,05 МПа (0,2-0,5 кгс/см 2).
Инжекторные горелки рассчитывают таким образом, чтобы они обеспечивали некоторый запас ацетилена, т. е. при полном открытии ацетиленового вентиля горелки расход ацетилена увеличивался бы по сравнению с паспортным для. инжекторных горелок - не менее чем на 15%; для инжекторных резаков - не менее чем на 10% максимального паспортного расхода ацетилена.
На рис. 28 показаны в качестве примера конструкции инжекторных горелок средней мощности ГС-3 и малой мощности ГС-2 для сварки металлов. Горелки снабжают набором сменных наконечников, различающихся расходом газа и предназначаемых для сварки металлов разной толщины. Номер требуемого наконечника выбирают в соответствии с требуемой тепловой мощностью пламени, выраженной в дм 3 /ч ацетилена. К рукоятке горелки ГС-3 можно присоединять и другие наконечники, например многопламенные для подогрева, для пайки, вставные резаки для резки металла.

Для сварки и наплавки металлов большой толщины, нагрева и других работ, требующих пламени большой мощности, используют инжекторные горелки ГС-4 с наконечниками № 8 и 9:

В наконечниках ГС-4 инжектор и смесительная камера установлены непосредственно перед мундштуком. Горючий газ подается в инжектор по трубке, расположенной внутри трубки подачи кислорода. Этим предупреждается нагревание горючего газа и смеси отраженной теплотой пламени, что снижает вероятность обратных ударов пламени и хлопков при использовании пламени большой мощности. Горелка ГС-4 может работать на пропан-бутане, для чего снабжена двумя наконечниками с сетчатыми мундштуками, рассчитанными на расходы: № 8 - пропан-бутана 1,7-2,7, кислорода 6-9,5 м 3 /ч; № 9 - пропан-бутана 2,7-4,2, кислорода 9,5-14,7 м 3 /ч.

Мундштуки горелок малой мощности или имеющих водяное охлаждение изготовляют из латуни ЛС59-1. В горелках средней мощности мундштуки для лучшего отвода теплоты изготовляют из меди МЗ или хромистой бронзы Бр. Х0,5, к которой не так пристают брызги расплавленного металла. Для получения пламени правильной формы и устойчивого его горения выходной канал не должен иметь заусенцев, вмятин и других дефектов, а внутренняя поверхность канала должна быть чисто обработана. Снаружи мундштук рекомендуется полировать.
Горелки для газов-заменителей отличаются от ацетиленовых тем, что снабжены устройством для дополнительного подогрева и перемешивания газовой смеси до выхода ее из канала мундштука.
Серийно выпускаемые горелки ГЗУ-2-62 и ГЗМ-2-62М для этого имеют подогреватель и подогревательную камеру, расположенные на наконечниках между трубкой подвода горючей смеси и мундштуком (рис. 29). Часть потока смеси (5-10%) выходит через дополнительные сопла подогревателя и сгорает, образуя факелы, подогревающие камеру из коррозионностойкой стали. Температура смеси на выходе из мундштука повышается на 300-350°С и соответственно возрастает скорость сгорания и температура основного сварочного пламени. Горелки могут работать на пропан-бутан-кислородной и метан-кислородной смеси; ими можно сваривать стали толщиной до 5 мм (в отдельных случаях до 12 мм) с удовлетворительными показателями по производительности и качеству сварки.
Наконечники этих горелок рассчитаны на следующие расходы газов:

При переводе на пропан-бутан горелок, рассчитанных для работы на ацетилене, следует брать наконечник, на два номера больший, и ввертывать в него мундштук, на один номер больший, а инжектор - на один номер меньший, чем при сварке металла той же толщины на ацетилено-кислородной смеси.
Специальные наконечники. Для сварки в тяжелых условиях нагрева, например крупных чугунных отливок с подогревом, применяют специальные теплоустойчивые наконечники НАТ-5-6 и НАТ-5-7. В этих наконечниках мундштук и трубка снабжены теплоизоляционной прослойкой из асбеста, разведенного на воде или жидком стекле, и покрыты сверху кожухом из стали Х25Т. Они могут длительно работать без хлопков и обратных ударов. Для этих работ используют также обычные наконечники, снабженные дополнительной трубкой для подвода охлаждающего воздуха.
Безынжекторные горелки. В отличие от инжекторных в данных горелках сохраняется постоянный состав смеси в течение всего времени работы горелки, независимо от ее нагрева отраженной теплотой пламени. В инжекторных же горелках нагрев мундштука и смесительной камеры ухудшает инжектирующее действие струи кислорода, вследствие чего поступление ацетилена уменьшается и смесь обогащается кислородом. Это приводит к хлопкам и обратным ударам пламени, - приходится прерывать сварку и охлаждать наконечник.
Безынжекторные горелки, в которых ацетилен и кислород поступают в смесительное устройство под равными давлениями, при нагревании не меняют состава смеси, поскольку при нагревании мундштука если и уменьшается поступление газов в горелку, то оно одинаково как для кислорода, так и для ацетилена. Следовательно, относительное содержание их в смеси, т. е. состав смеси, остается постоянным. На рис. 30, а показана схема безынжекторной горелки, на рис. 30, б - схема устройства для питания безынжекторной горелки ГАР (равного давления) кислородом и ацетиленом через постовой беспружинный регулятор ДКР (см. рис. 23).
Горелка ГАР комплектуется семью наконечниками на расходы ацетилена 50-2800 дм 3 /ч. Каждый наконечник имеет смесительную камеру с двумя калиброванными отверстиями: центральным для
кислорода и боковым для ацетилена.

Камерно-вихревые горелки. Для некоторых процессов газопламенной обработки - нагрева, пайки, сварки пластмасс и т. п. не требуется высокой температуры ацетилено-кислородного пламени. Для этих процессов можно использовать камерно-вихревые горелки, работающие на пропано-воздушной смеси. В этих горелках вместо мундштука имеется камера сгорания, в которую поступают пропан и воздух под давлением 0,05-0,2 МПа (0,5-2 кгс/см 2). Пропан подается в камеру через центральный канал, а воздух, вызывающий также вихреобразованне, поступает по многозаходной спирали, обеспечивающей «закрутку» газовой смеси в камере сгорания. Продукты сгорания выходят через концевое сопло камеры сгорания с большой скоростью, образуя пламя достаточно высокой температуры (1500-1600°С). Горелки позволяют получать пламя с температурой 350-1700°С.
Горелки специальные. К таким горелкам относятся, например, многопламенные для очистки металла от ржавчины и краски; газовоздушные для пайки и нагрева, работающие на ацетилене и газах-заменителях; керосино-кислородные для распыленного жидкого горючего; многопламенные кольцевые для газопрессовой сварки; для поверхностной закалки; для пламенной наплавки; для сварки термопластов и многие другие.
Принципы устройства и конструкции их во многом аналогичны используемым для сварочных горелок. Отличие состоит в основном в тепловой мощности и размерах пламени или суммы пламен (при многопламенных горелках), а также размерах и форме мундштука.

Инжекционные горелки — горелки, в которых образование газовоздушной смеси происходит за счет энергии струи газа. Инжектор является основным элементом инжекционной горелки. С помощью инжектора доставляется воздух из окружающего пространства внутрь горелок.

Горелки могут быть полного предварительного смешения газа с воздухом или с неполной инжекцией воздуха, это разделения зависит от количества воздуха, поставляемом инжектором.

Горелки с неполной инжекцией воздуха по способу смешения газа относятся к горелкам с частичным предварительным смешением. В этом случае в зону горения поступает только часть воздуха необходимого для сгорания, оставшаяся часть добывается из окружающего пространства. Работа этих горелок возможна при низком давлении газа. Еще они носят название инжекционные горелки низкого давления. Состоят инжекционные горелки из регулятора подачи первичного воздуха, сопла, смесителя и распределительного коллектора.

Регулятор подачи первичного воздуха 1 (рис. 1) состоит из вращающегося диска или шайбы, занимается непосредственно регулированием количества поступающего в горелку первичного воздуха. Форсунка 2 необходима для превращения потенциальной энергии давления газа в кинетическую, другими словами она придает газовой струе скорость, обеспечивающую подсос воздуха. Смеситель газовой горелки состоит из трех частей: конфузора 3, горловины 4 и диффузора 5. В конфузоре при выходе газовой струи из сопла создается разрежение и подсос воздуха. Горловина 4 – самая узкая часть смесителя, в ней происходит выравнивание струи газовоздушной смеси. В диффузоре 5 происходит окончательное перемешивание газовоздушной смеси и увеличение ее давления за счет снижения скорости.

Инжекционные атмосферные газовые горелки

Рис. 1: а – низкого давления, б – горелка для чугунного котла, 1 – регулятор подачи первичного воздуха, 2 – сопло, 3 – конфузор, 4 – горловина, 5 – диффузор, 6 – распределительный коллектор, 7 – отверстия

Газовоздушная смесь из диффузора перемещается в распределительный коллектор б, распределяющий ее по отверстиям 7. Форма коллектора и расположение отверстий зависят от типа и назначения горелок.

Достоинства и недостатки инжекционных горелок

К достоинствам инжекционных горелок относятся:

• простота конструкции;
• устойчивая работа горелки при изменении нагрузок;
• надежность работы и простота обслуживания;
• отсутствие вентилятора, для его привода, воздухопроводов к горелкам;
• возможность саморегулирования, т. е. поддержания постоян ного соотношения газ-воздух.

К недостаткам инжекционных горелок относятся:

• значительные габариты горелок по длине, особенно горелок увеличенной производительности (например, горелка ИГК-250-00 номинальной производительностью 135 м3/ч имеет длину 1 914 мм);
• высокий уровень шума у инжекционных горелок среднего давления при истечении газовой струи и инжектировании воздуха;
• зависимость поступления вторичного воздуха от разрежения в топке (для инжекционных горелок низкого давления), плохие условия смесеобразования в топке, приводящие к необходимости увеличения общего коэффициента избытка воздуха доос=1,3…1,5 и даже выше для обеспечения полного сгорания топлива.

Горелки полного смешения газа с воздухом работают обычно в диапазоне давлений от 2 кПа до 6 кПа. С помощью повышенного давления газа обеспечивается инжекция необходимого для полного сгорания газа воздуха. Этот вид горелок еще называют инжекционные горелки среднего давления. Применение эти горелки нашли в основном в отопительных котлах и для обогрева промышленных печей. Тепловая мощность горелок полного смешения обычно не превышает 2 МВт. Громоздкость смесителей и борьбы с проскоком пламенем является основной помехой повышения их мощности.