Конструкция горелки
Стандартная самодельная горелка функционирует таким образом. Под давлением по специальному шлангу из баллона подаётся газ. Чаще всего в качестве такого газа используется пропан. Объём подаваемого газа изменяется расположенным на баллоне регулирующим рабочим краном. Поэтому установка дополнительного понижающего редуктора не требуется.
Запорный кран располагается за основным вентилем и крепится на газовом баллоне. Он используется для открывания или закрывания подачи газа. Все остальные регулировки (длину и интенсивность пламени) самой горелки осуществляют с помощью, так называемого, рабочего крана. Подводящий газовый шланг, по которому происходит подача газа, подключен к специальной насадке. Она завершается ниппелем. Он позволяет задавать величину (длину) и интенсивность (скорость) пламени. Ниппель совместно с трубкой помещают в специальный вкладыш (металлический стакан). Именно в нём происходит создание горючей смеси, то есть обогащение пропана кислородом атмосферного воздуха. Созданная горючая смесь под давлением поступает через сопло в область сгорания. Для обеспечения непрерывного процесса горения в сопле конструктивно предусмотрены специальные отверстия. Они выполняют функцию дополнительной вентиляции.
На основе такой стандартной схемы можно разработать собственную конструкцию. Она будет состоять из следующих элементов:
- корпуса (обычно его изготавливают из металла);
- редуктора, который крепится на баллон (применяют готовый прибор);
- форсунки (изготавливают самостоятельно);
- регулятор подачи топлива (по выбору);
- головка (форма выбирается исходя из решаемых задач).
Корпус горелки изготавливается в форме стакана. В качестве материала применяют обыкновенную сталь. Такая форма позволяет обеспечить надёжную защиту от возможного задувания рабочего пламени. К корпусу крепят рукоятку. Она может быть выполнена из различного материала. Самое главное, чтобы она обеспечивала удобство при работе. Предыдущий опыт показывает, самая оптимальная длина такой ручки находится в интервале от 70 до 80 сантиметров.
Устройство газовой горелки
Сверху крепится деревянный держатель. В его корпус помещают шланг подачи газа. Это позволяет придать конструкции определённую прочность. Длина пламени может осуществляться двумя регулировками. С помощью редуктора, расположенного на газовом баллоне, и вентиля, установленного на трубке. Розжиг газовой смеси производится благодаря специальной форсунке.
Устройства, работающие на газе
Отличительной чертой данного вида горнов является то, что подготовить их к работе намного проще, чем кузнечные горны, работающие на твердом топливе.
Если говорить о конструкции горнов газового типа, она состоит из таких элементов:
- Камера. Для ее изготовления используется материал, обладающий огнеупорными свойствами. С внешней стороны камера обкладывается сталью с жаростойкими свойствами.
- Заслонка передняя. Ее открывание обеспечивается посредством использования противовеса или шарниров. Для того чтобы имеет возможность наблюдать за тем, что происходит внутри камеры, в одной из ее стен монтируется небольшое смотровое окно.
- Под. Для его изготовления используется шамотный кирпич, обладающий жаростойкими свойствами.
- Горелка. Возможно использование горелок нескольких типов. При определении типа горелки главным фактором является разновидность газа, который используется. Например, если в качестве топлива применяется смесь пропан-бутана, используется горелка диффузного типа. Горелки этого типа гарантируют равномерность нагрева рабочей заготовки, а также образование минимального количества угара.
- Редуктор смесительный. Воздух входит в газовую смесь, которая находится в баллоне.
- Сопло. Его форма имеет непосредственную зависимость от формы заготовок, которые будут использоваться в процессе работы.
- Решетка колосников. Ее предназначение заключается в повышении показателя тяги, а также в обеспечении сбора окалин.
- Вентилятор. С его помощью воздух нагнетается к горелке.
Использование газовых горнов возможно при соблюдении таких правил безопасности:
- помещение кузнецы необходимо периодически проветривать, дабы предотвратить скопление газа;
- возле горна не допускается располагать устройства, в которых находится кислород или смеси, содержащие его;
- посредством использования газоанализатора необходимо проверить окончательное сжигание газа перед новым запуском горна.
Назначение частей горна
Теперь вернемся к списку в начале и посмотрим, что в горне для чего. А тогда уже возьмемся за изготовление горна по образцам, рассмотренным далее или самостоятельно, исходя из имеющихся в наличии материалов и возможностей.
В промышленности на футеровку стола идет преимущественно кварцевый огнеупорный кирпич, он при интенсивной рабочей нагрузке служит десятилетия. Самодельный горн обычно футеруют печным шамотным кирпичом, более дешевым и доступным. При нерегулярном пользовании его тоже хватит на годы.
Топливник с колосниковой решеткой, воздушной камерой с дренажом и подающим патрубком с вентилем образуют сердце горна – фурму. В промышленных образцах применяют сменные фурмы под разные способы нагрева и нагреваемые заготовки. Любителю или мастеру-индивидуалу чаще всего достаточно одной наглухо вмонтированной в стол с цельной перфорированной круглыми отверстиями колосниковой решеткой.
Воздушный дренаж необходим, чтобы точно и оперативно, не отрывая взгляда от заготовки, регулировать дутье. Недогретую деталь проковать не удастся и закалку она не примет; перегретая и пересушенная пойдет рваться под молотом, а в закалочной ванне ее поведет как минимум, а то и треснет. И уж во всяком случае окажется недопустимо хрупкой. Как по виду раскаленной заготовки определить ее готовность для ковки или закалки – разговор особый. Но опытные кузнецы знают, что перепустить лишний воздух в атмосферу нужно успеть за секунды.
Назначение камеры, или шатра, горна совместно с его зонтом и дымоходом – удалить дымовые газы из рабочей зоны. Их при подготовке угольной массы (см. ниже) выделяется предостаточно, и ни один для здоровья не полезен. Тяга в дымоходе нужна хорошая, т.к. переднее (рабочее) окно шатра и проемы для длинномера (трубы, металлопрофили) открыты постоянно.
Что касается закалочной ванны и газовоздушной камеры, то они могут быть, а могут и не быть, это уж по вашему усмотрению. Закалочная ванна обязательно нужна, если вы собираетесь ковать т. наз. дамаск, изделия из булатной стали. Им нужна термоударная закалка, т.е. из горна – мгновенно в ванну.
Газовоздушная камера в промышленности используется:
- Для дополнительной сушки и подогрева воздуха.
- Для очистки дутьевого воздуха от примесей и конденсата.
- Для введения в воздух газообразных легирующих присадок.
В домашних условиях супер-супер спецспавы не получают; проблема конденсата на производстве возникает при дутье от общей сети сжатого воздуха. В маломощном горне воздух достаточно нагревается, проходя через отверстия колосника фурмы, а очистить бытовой газ от серы можно, пропуская его сквозь слой нафталина, как сказано выше. В общем, делайте газовоздушник, не делайте, дело ваше.
Наконец, горнило. Это жаростойкий колпак, расширяющий зону предельно высокой температуры. Его ставят, если в горне плавят в тигле цветные или драгоценные металлы и сплавы (температура плавления золота 1060 градусов, серебра 960, меди 1080, латуни и бронзы 900), цементируют детали в муфеле и т.п. Искать дорогое готовое горнило нет смысла, в домашней кузне его вполне заменит десяток шамотных кирпичей, выкладываемых на сухую по детали. В такой комплектации самодельный горн заменит и дорогостоящую муфельную печь.
Открытая
Металлическая конструкция, устанавливаемая на огнеупорном фундаменте. В его роли может выступать бетонная площадка или огнеупорные кирпичи. Для такой конструкции создают специальный поддон, в котором располагают детали для последующего нагрева. С боковых сторон размещают вертикальные стойки, на которые крепится горелка для газового горна.
При такой конструкции дым во время работы вытягиваестя естественным путем, соответственно, не требуется создание вытяжки. Но при этом газовый горн размещают либо в хорошо проветриваемом помещении, либо на открытом воздухе.
Преимуществом такой конструкции горна является возможность разогрева разных деталей на поддоне, причем их размеры ограничены только боковыми стойками.
Прямые стационарные горелки на 1/2″ и 3/4″
Эта горелка, кроме того, что предназначена для стационарного применения,
не может работать отдельно от печи. При работе отдельно возможно погасание
пламени (сдувание его при давлении больше некоторой величины и проскакивание
пламени внутрь до самой форсунки при давлении меньше некоторой величины). Это
объясняется тем, что в ней не применяется рассекатель пламени, который даёт
стабильность работы. Вместо него стоит небольшой раструб, но можно и без него, с
прямой трубой. Только обязательно вставить трубу или раструб во входную
горловину печи. Это даёт большую стабильность горения.
Входная горловина печи должна по диаметру быть больше диаметра трубы горелки в 1,2- 2 раза.
Если диаметры
всё же равны, тогда обрез раструба должен не доходить до обреза
горловины печи прибл. 1 см. Но в любом случае следует сначала опытным путём определить положение горелки, в
котором достигается самое стабильное горение факела, а только потом думать о
креплении.
Все детали горелки сделаны из стандартных комплектующих, поэтому она обойдётся
вам не дорого. У меня трубы нержа, вы можете применить обычные водопроводные.
Переходы чугун. Заглушки стандартные из сантех магазина. Регулировка подачи воздуха решена мной таким образом. Просто
поверните заглушку, которая выполняет роль заслонки.
Следует заметить, что поджечь горелку легче другим способом, нежели как я делал
с ручными. Сначала обогащаем смесь путём поворота заглушки до закрытия сквозных
отверстий. Потом поджигаем. Затем уже можно приоткрывать отверстия. Это хорошо
видно на видеоролике. Впоследствии заглушку можно убрать вообще. Подобранный
диаметр отверстия форсунки около 0,5 мм. Приблизительная тепловая мощность при давлении газа 2 кГ/см2- 5 кВт.
Эта горелка на 3/4″ является аналогом
предыдущей. Разница в размере и, соответственно, в мощности. Подобранный диаметр отверстия форсунки около 0,8
мм. Приблизительная мощность при давлении газа 2 кГ/см2- 9 кВт. Во всех горелках мощность зависит от количества газа, выходящего из
форсунки, а это в свою очередь зависит от диаметра форсунки и давления газа.
От геометрии самой горелки зависит только эффективность сжигания этого газа. Я передумал
сверлить заглушку большой горелки. Хочу впоследствии сопрягать её
с воздуходувкой
Следует обратить внимание, что
герметизация соединений нужна при подаче газа к форсунке. Остальные
соединения можно не уплотнять
На обеих прямых горелках изготовление форсунки
несколько отличается от предыдущих. Заглушенная с одного конца трубочка
вставляется поперёк большой трубы и прихватывается. И только потом на
станке сверлится
отверстие. Этим достигается соосность отверстия форсунки и трубы.
На видео
видно, как нужно поджигать горелку, предварительно обогатив смесь
закрытием заслонки.
или сага о горелках. Часть 2
EN
Описания горелок получились больше, чем я
предполагал, поэтому пришлось разделить на две странички.
Если в части 1 описывались небольшие ручные горелки в основном для пайки и
нагрева, то в этом разделе речь пойдёт о больших стационарных горелках. Основная
область применения этих устройств- это установка на прокалочные муфельные и
плавильные печи. То есть они не предназначены для работы с рук. А, впрочем,
почему бы и нет?
Потом я остановлюсь на покупных заводских горелках и покажу их достоинства и
недостатки и как они работают. Среди них есть и очень большие, хоть и ручного
исполнения.
Стационарный
Стационарные горны делают опытные мастера под свои антропометрические данные. Кусок раскаленного до оранжевого железа весом в несколько кило в клещах – предмет чрезвычайно травмоопасный, поэтому эргономика стационарного горна должна быть идеальной.
Берем размеры
Приблизительные размеры стационарного горна показаны на рис.
Примерные размеры кузнечного горна
Именно приблизительные, но высоту стола и его размеры нужно определить точно:
- Становимся ровно, ноги на ширине плеч. Правую свободно опущенную руку сгибаем в локте.
- Помощник измеряет расстояние от локтевого сгиба до пола. Добавляем к нему 5-7 см, это и будет высота стола.
- Теперь берем в ту же руку самые большие клещи, помощник измеряет расстояние от живота до концов их губок.
- Добавляем к нему 10-12 см, мы получили половину длины диагонали стола.
- Длину стороны квадратного стола берем равной 1,4 от длины полудиагонали (0,707 от полной диагонали).
Конструкция
Последовательность изготовления стационарного горна видна из рис. Воздушник фурмы с наддувом от пылесоса или улитки автопечки лучше опустить пониже, а заслонку воздушного дренажа при этом (пп. 4 и 5) сделать выдвижной вперед. Получится воздушный ресивер достаточно большой емкости, и заслонку можно будет выдвигать-вдвигать носком обуви.
Изготовление стационарного горна
Обратите также внимание на цельный колосник, поз. 2
Он в данном случае специальный для горнов. Секрет – в перекрещивающихся ложбинках, разделяющих плиту на квадратики. В них скапливается нагар. Если насверлить отверстия в гладкой плите, то их после каждой ковки придется прочищать стальным прутом.
Но почему нельзя сделать колосниковую решетку наборной из планок, как в печке? Потому, что масса топлива спекается не однородно. В щелях между планками поток воздуха будет прыгать туда, где ему свободнее выйти. В том месте температура окажется выше, и вся заготовка может оказаться пересушенной пятнами. На-глаз мастер-любитель этого не заметит, но под нагрузкой местная хрупкость скажется. А пропускание воздуха сквозь двумерную регулярную структуру (печной колосник одномерный) уменьшает неравномерность воздухораспределения на порядок. Если колосник трехмерный, как показано на рис. с устройством горна в начале, то неравномерность распределения воздуха практически не сказывается.
Самодельная фурма с воздушным душем
А как быть, если негде взять спецколосник? Тогда приемлемый выход – полностью самодельная фурма с концентрическим расположением отверстий диаметром 8-10 мм, см. рис. справа, такая система не так быстро засоряется и дутье по площади обеспечивает более-менее равномерное. По принципу действия похоже на рассеиватель душа.
Наддувать воздушный душ пылесосом нельзя, топливо выдует. Нужно взять улитку от автопечки или подобную ей. Регулировать дутье дренажом в таком случае тоже нежелательно, оптимальный для равномерности дутья наддув слабоват. Нужно встроить в воздуховод дроссельную заслонку, а нижнюю крышку фурмы сделать съемной только для чистки.
Открытая модель горна: инструкция
Изготовление кузнечного горна.
Она представляет собой огнеупорное основание в виде поддона, площадки или стола с углублением. На дне выложены кирпичи или иное огнеупорное основание, по бокам стойки из кирпичей или стали, на которых будет крепиться газовая горелка. Ее необходимо расположить так, чтоб сопло было направлено вниз, в центр огнеупорного поддона.
Конструкция примитивная, но эффективная, она даже не нуждается в вытяжном коробе, дым будет рассасываться естественным путем. Но это если такой очаг установлен на открытом воздухе, под навесом или в хорошо проветриваемом помещении.
Так как форма горна открытая, то нет никаких ограничений на размер обрабатываемой детали, что очень привлекает многих мастеров.
Принцип работы установки
Перед тем как приступить к сборке термической установки, нужно понимать принципы работы самодельного горна для ковки металла, чтобы упростить конструкцию печи для домашнего пользования. В основе работы прибора лежит энергетический выход при сжигании смеси углерода и кислорода, процент выделения металла в расплавленном виде. В процессе плавки углерод купирует реакцию окисления металла, постоянный поддув газа в топливо быстро повышает температуру в горне.
Разрабатывая чертеж будущего кузнечного приспособления, особое внимание следует уделить типу энергетического вещества, влияющего на конструкцию очага. По виду топливо для горна бывает:
- газовым (бутан, пропан);
- жидким (солярка, мазут);
- твердым (древесный уголь, кокс);
- смешанным (газово-жидким).
В зависимости от планируемой работы и размера заготовки термическая печь может быть с открытой или закрытой зоной очага. Домашнему мастеру следует помнить, что бытовой газ можно использовать в горне только после предварительной очистки от серы методом «прогонки» через жидкий нафталин. Изделия из прогретого газовой горелкой металла не могут использоваться в качестве нагружаемых деталей.
Основным требованием к обеспечению безопасности мастера является установка мощной принудительной вентиляционной системы, даже если для устройства кузнечного горна используется бытовой паяльный аппарат, работающий на баллонном газе. Прибор позволит заниматься изготовлением декоративных элементов интерьера и экстерьера в собственном гараже.
