Устройство и принцип действия инжекционной горелки. Инжекционные газовые горелки низкого и среднего давления

Горелки разделяются на инжекторные и безынжекторные, однопламенные и многопламенные, для газообразных горючих (ацетиленовые и др.) и жидких (пары керосина). Наибольшее применение имеют инжекторные горелки, работающие на смеси ацетилена с кислородом.

Схема и принцип работы инжекторной горелки. Горелка состоит из двух основных частей - ствола и наконечника (рис. 64). Ствол имеет кислородный 1 и ацетиленовый 16 ниппели с трубками 3 и 15 , рукоятку 2 , корпус 4 с кислородным 5 и ацетиленовым 14 вентилями. С правой стороны горелки (если смотреть по направлению течения газов) находится кислородный вентиль 5 , а с левой стороны - ацетиленовый вентиль 14 . Вентили служат для пуска, регулирования расхода и прекращения подачи газа при гашении пламени. Наконечник, состоящий из инжектора 13 , смесительной камеры 12 и мундштука 7 , присоединяется к корпусу ствола горелки накидной гайкой.

Инжектор 13 представляет собой цилиндрическую деталь с центральным каналом малого диаметра - для кислорода и периферийными, радиально расположенными каналами - для ацетилена. Инжектор ввертывается в смесительную камеру наконечника и находится в собранной горелке между смесительной камерой и газоподводящими каналами корпуса горелки. Его назначение состоит в том, чтобы кислородной струей создавать разреженное состояние и засасывать ацетилен, поступающий под давлением не ниже 0,01 кгс/см 2 . Разрежение за инжектором достигается благодаря высокой скорости (порядка 300 м/с) кислородной струи. Давление кислорода, поступающего через вентиль 5, составляет от 0,5 до 4 кгс/см 2 .

Инжекторное устройство показано на рис. 65.

В смесительной камере кислород перемешивается с ацетиленом и смесь поступает в канал мундштука. Горючая смесь, выходящая из мундштука со скоростью 100 - 140 м/с, при зажигании горит, образуя ацетилено-кислородное пламя с температурой до 3150°С.

В комплект горелки входит несколько номеров наконечников. Для каждого номера наконечника установлены размеры каналов инжектора и размеры мундштука. В соответствии с этим изменяется расход кислорода и ацетилена при сварке.

Конструкция пропан-бутан-кислородных горелок отличается от ацетилено-кислородных горелок тем, что перед мундштуком имеется устройство 10 (рис. 64) для подогрева пропан-бутан-кислородной смеси. Дополнительный нагрев необходим для повышения температуры пламени. Обычный мундштук заменяется мундштуком измененной конструкции.

Техническая характеристика инжекторных горелок. В настоящее время промышленность выпускает сварочные горелки средней мощности - "Звезда", ГС-3 и малой мощности - "Звездочка" и ГС-2. В эксплуатации находятся также горелки "Москва" и "Малютка", выпускавшиеся до 1971 г.

Горелки "Москва", "Звезда" и ГС-3 предназначены для ручной ацетиленокислородной сварки стали толщиной 0,5 - 30 мм.

В комплект горелки средней мощности входит ствол и семь наконечников, присоединяемых к стволу горелки накидной гайкой (табл. 15), Обязательный комплект включает наконечники № 3, 4 и 6, чаще всего необходимые при выполнении сварочных работ, остальные наконечники поставляются по требованию потребителя. Горелки "Звездочка", ГС-2 и "Малютка" поставляются с наконечниками № 0, 1, 2, 3. В горелках "Звезда", ГС-3, "Звездочка" мундштуки изготовляются из бронзы Бр.Х 0,5, металла более стойкого, чем медь МЗ, применявшаяся для изготовления мундштуков горелок "Москва" и "Малютка". По этой причине срок службы выпускаемых горелок повышен по сравнению с выпускавшимися ранее.

Горелки типа ГС-3 работают с рукавами диаметром 9 мм. Горелки малой мощности "Малютка", "Звездочка" и ГС-2 предназначены для сварки сталей толщиной 0,2 - 4 мм. Горелки ГС-2 работают с резиновыми рукавами диаметром 6 мм.

Для пропан-бутан-кислородной смеси промышленность выпускает горелки типов ГЗУ-2-62-I и ГЗУ-2-62-II; первая предназначена для сварки стали толщиной от 0,5 до 7 мм, вторая - для подогрева металла. Для пламенной очистки поверхности металла от ржавчины, старой краски и т. д. выпускается ацетиленокислородная горелка Г АО (горелка ацетиленовая, очистка). Ширина поверхности, обрабатываемой горелкой за один проход, составляет 100 мм.

Для закалки металла выпускаются наконечники НАЗ-58 к стволу горелки ГС-3.

Сварку и другие виды обработки металлов пропан-бутан-кислородным пламенем можно производить горелкой ГЗМ-2-62М с четырьмя наконечниками.

Нарушение работы инжекторного устройства приводит к обратным ударам пламени и снижению запаса ацетилена в горючей смеси. Запас ацетилена представляет собой увеличение его расхода при полностью открытом ацетиленовом вентиле горелки по сравнению с паспортным расходом для данного номера мундштука. Причинами этих неполадок могут быть засорение кислородного канала, чрезмерное увеличение его диаметра вследствие износа ацетиленовых каналов, смещение инжектора по отношению к смесительной камере и наружные повреждения инжектора. Для нормальной работы горелки диаметр выходного канала мундштука должен быть равен диаметру канала смесительной камеры, а диаметр канала инжектора - в 3 раза меньше.

Посадочное место инжектора отрегулировано для инжекторов, входящих в комплект горелки.

Инжекторы горелки "Москва" можно использовать в горелке "Звезда", а инжекторы горелки "Малютка" - в горелке "Звездочка".

Проверка горелки на инжекцию (разрежение) проводится каждый раз перед началом работы и при смене наконечника. Для этого с ниппеля снимается ацетиленовый рукав и открывается кислородный вентиль. В ацетиленовом ниппеле исправной горелки должен создаваться подсос, обнаруживаемый прикосновением пальца к отверстию ниппеля.

Поддержание мундштука в надлежащем состоянии обеспечивает нормальное пламя по форме и размерам (см. гл. X). Мундштуки работают в условиях высокой температуры, подвергаются механическому разрушению от брызг при сварке и требуют ухода за ними (чистка, охлаждение и т. д.). Риски, задиры, нагар на стенках отверстия выходного канала мундштука снижают скорость выхода горючей смеси и способствуют образованию хлопков и обратных ударов, искажают форму пламени. Эти недостатки устраняют подрезкой торца мундштука на 0,5 - 1 мм, калибровкой и полировкой выходного отверстия.

После каждого ремонта детали горелок обязательно обезжиривают бензином марки Б-70.

Безынжекторные горелки работают под одинаковым давлением кислорода и ацетилена, равным от 0,1 до 0,8 кгс/см 2 . Эти горелки обеспечивают более постоянный состав горючей смеси в процессе работы. Безынжекторные горелки можно питать ацетиленом, либо от баллонов, либо от генераторов среднего давления.

Специальные горелки. Для газопламенной обработки материалов иногда целесообразно применять специальные горелки. Промышленностью выпускаются горелки для нагрева металла с целью термической обработки, удаления краски, ржавчины, горелки для пайки, сварки термопластов; пламенной наплавки и др. Принципиальное устройство специальных горелок во многом аналогично горелке, используемой для сварки металлов. Отличие состоит в форме и размерах мундштуков, а также в тепловой мощности, форме и размерах пламени. Специальные горелки выпускают для любого горючего газа.

Контрольные вопросы

1. Почему для газовой сварки из горючих газов употребляют главным образом ацетилен?

2. Расскажите о классификации ацетиленовых генераторов.

3. Какую роль выполняет в горелке инжектор?

4. Какое влияние оказывает инжекторное устройство и устройство мундштука на работу горелки?

5. Какие бывают специальные горелки?

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.

Мастер Куделя © 2013 Копирование материалов сайта разрешено только с указанием автора и прямой ссылки на сайт-источник

Горелкинг

или сага о горелках. Часть 1

С недавних пор наш словарный запас обогатился новыми терминами из различных областей общественной жизни (петтинг, пехтинг и т. п.) Дабы не отставать от моды и от прогрессивной общественности, я назвал свой опус " Горелкинг или сага о горелках (самодельных) " .
К горелкам у меня давно сложились тёплые (иногда даже горячие) отношения. Поэтому я делюсь инфой с особым чувством.
Следует сразу оговорить, что речь здесь пойдёт о газовых, пропановых горелках. И именно инжекционных, потому что окислитель (воздух) в них засасывается сам с помощью струи горючего газа (не путать с гремучим), направленной на выход горелки. Иногда, правда, самотёка воздуха бывает недостаточно, и для повышения температуры горения смеси, воздух нагнетает воздуходувка. Но по- любому, воздух используется не из баллона, а просто атмосферный. Поэтому к данному типу горелок подходит только одна трубка с газом, а именно от пропанового баллона. Поскольку, чтобы выбрать нужную именно для ваших целей горелку, мало просто показать фото и написать что-то, мне пришлось записать видео ролики. Они дают более наглядную картину работы этих устройств.

Мини- горелка

Эта горелка изначально создавалась для пайки скани с очень маленькими деталями, поэтому основной упор сделан на уменьшение диаметра языка пламени. Тогда, когда делалась эта горелка, ещё не продавались маленькие горелки с баллончиком для газа в виде ручки горелки. Поэтому за основу взята универсальная средняя горелка (описание далее) и уменьшены пропорционально все размеры.

Пайка мелких деталей. Иногда для внесения припоя и удержания элементов филиграни не хватает рук:) Особенностью этой горелки является применение рассекателя. Этим достигается стабильность пламени во всём диапазоне давлений (в пределах разумного, конечно), а именно от 0,2 до 3 кг/см2. Количество воздуха не регулируется. Оно подобрано диаметром отверстий подсоса. Если, всё же, приспичит регулировать обогащение смеси, внутрь кольца с накаткой поместить обрезок силиконовой трубки и, вращая кольцо, можно регулировать.Подобранный диаметр отверстия форсунки около 0,12 мм.

Показан один из способов изготовления форсунки. Капилляр припаян к винту, вкрученному в трубку. Винт на ФУМ.Соблюдаем соосность. Можно без капиляра, просверлив на станке латунный винт М3.
А что здесь действительно надо регулировать, так это положение трубки с форсункой. После поджига горелки перемещаем трубку вперёд- назад и найдя оптимальное положение, закрепляем винтом.

Эта горелка является самой универсальной горелкой для пайки мелкой и средней ювелирки твёрдыми припоями. (Конечно, если не надо, чтобы обе руки были свободны :) Зато регулировку можно делать той же рукой, что держит горелку.
Она тоже содержит рассекатель и поэтому сама по себе никогда не погаснет при любых нормальных значениях давления пропана.
Регулировка пламени той же рукой.Силиконовой трубкой защищено место, где подвешивается на крючёк. Ручка из эбонита. При правильной настройке горелка даёт узкий длинный факел.

Вокруг оголовка горелки сделана теплоизолирующая муфта. Её применение позволяет прогреть оголовок, этим можно несколько повысить температуру пламени. Она сделана из асбестового волокна с добавлением каолина и жидкого стекла.
Паяемый предмет должен находиться в восстановительной зоне пламени. Проверить это можно, положив в пламя кусочек медного провода. В восстановительной зоне поверхность металла становится блестящей.

Форсунка на этой горелке выполняется так же, как и на предыдущей. Подобранный диаметр отверстия форсунки 0,16 мм.
Количество воздуха можно также регулировать, поместив внутрь кольца кусочек силиконовой трубки соответствующего диаметра. Но с такими размерами, как у меня на чертеже, смесь уже достаточно сбалансирована.

Средняя прямая горелка

Как видите, над названиями горелок я не очень парился, надо ведь чтобы заголовки были разные. Надо же их как то называть.
Следующая горелка отличается от предыдущих геометрией расположения составных частей, а принципы работы такие же.

У этой горелки пламя более мягкое, поэтому её лучше применять для прогрева чего- нибудь (отжиг проволоки, патинирование) или там, куда предыдущая не достанет. У неё такой же рассекатель, как и у предыдущих горелок. И своеобразно сделан подсос воздуха.

Чертежа на эту горелку нет, потому что основные параметры совпадают с предыдущей горелкой. Оголовок и рассекатель, а также диаметр воздуховода такие же. И, главное, диаметр форсунки такой же.

Большая ручная горелка

Эта горелка является аналогом предыдущих ручных горелок. Все параметры аналогичны, только увеличена мощность. Этой горелкой можно паять не только скань, но и медные трубки холодильников.

Единственной стандартной составляющей в этой горелке является газовый кран. Но не проходной, как в предыдущих случаях, а угловой. На нём всё и крепится.Подобранный диаметр отверстия форсунки 0,23 мм.

Дополнение 1

Сегодня получил очередное письмо с просьбой объяснить где взять капилляры и вообще, как сделать форсунку. Предлагалось даже применить электроэррозию. Я даже не предполагал, что это может вызвать затруднения.
Итак, я это делаю таким образом. Прежде всего я приноровился использовать для форсунок винты М3 (обычный винт с резьбой диаметра 3 мм, метрической).
Итак, берёте свою коробку с винтами М3, вываливаете её и распределяете равномерным слоем. Затем берёте магнит и вытягиваете все притягивающиеся винты. У вас в результате останутся винты, которые не притягиваются. То, что они выглядят так же, как и остальные, не должно вас обмануть. Это латунные винты с гальваническим покрытием. На фото под цифрой 1.
Если нет М3 латунных, ничто не мешает проделать это с М4.

Далее перед вами пять путей:
- сразу просверлить отверстие нужным диаметром сверла. Но это для довольно больших отверстий и при наличии прецизионной сверлилки.
- просверлить с обеих сторон винта большим сверлом, но не до конца. Потом эту перемычку пробить иглой или досверлить малым сверлом.
- просверлить большим сверлом, а затем заполнить отверстие припоем ПОС, а затем уже работать с ним, что гораздо легче.
- просверлить большим сверлом, а затем припоем ПОС впаять соосно в винт нержавеющую проволочку соответствующего диаметра. А затем выдернуть проволочку.
И, наконец, можно впаять легкоплавким припоем ПОС в просверленное отверстие капилляр соответствующего диаметра.
Итак, капилляры, то есть тонкие трубочки.
Под цифрой 2 капилляры из самописцев приборов КИП. Вряд ли вам стало легче от такого совета.
А вот под цифрой 3 самый реальный вариант. Когда вам доктор сделает укол, не охайте, не жалейте себя, а соберите волю в кулак и попросите доктора отдать вам иголку на память. Он отдаст, ему не жалко. Таким образом за больную жизнь свою и своих близких вы соберёте обширную коллекцию капилляров. А если вам повезёт делать уколы импортными шприцами, то ассортимент станет гораздо богаче. У них есть и очень тонкие иглы, например для прививок.
Не забудьте собрать также коллекцию сталистых упругих проволочек для прочистки капилляров- цифра 4.
Цифра 5- в комплекте к моей новой газовой плите шёл целый набор форсунок с разными диаметрами отверстий.
И, наконец, 6- концевые зажимы для монтажа многожильных электрических проводов. Целая куча разных диаметров.

Дополнение 2

Иногда приходят жалобы трудящихся, что горелка не работает или работает как то не так. Здесь выложены только работающие конструкции, теоретических нет. Значит, что то не доглядели или не поняли принцип действия горелок. Сейчас попробую объяснить на примере мини- горелки. Для этого приведу упрощённую схему этой конкретной конструкции.

1. Убедитесь, что давление поступающего газа находится в приемлемом диапазоне 0,2-4 кг/см2. А самый рабочий диапазон от 0,5 до 2,5 кг/см2. А диаметр отверстия форсунки 0,12 +/-0,02 мм.
2. Отверстия для подсоса воздуха не закрыты.
3. На рисунке. Диаметр трубки с подающейся газовоздушной смесью 3,5 мм. А центральное отверстие в рассекателе диаметром 3 мм. То есть на 0,5 мм меньше. Поэтому часть потока газовоздушной смеси расходится в стороны в маленькие отверстия. Скорость потока через эти отверстия меньше, чем основного потока. Эти маленькие отверстия как раз и предназначены для поджига основного потока. А из за небольшой скорости газовоздушной смеси через них горят стабильно и не дают сдуть пламя основного потока. Это справедливо для всех горелок такого типа, что на этой страничке, с рассекателями пламени.
4. Исходя из вышесказанного проверьте, остался ли зазор в 2 мм между обеими частями головки горелки. При правильном изготовлении по чертежам, этот зазор будет. Иначе вы будете наблюдать только центральный факел, без боковых огоньков, который легко сдувается при повышении давления поступающего на форсунку газа.

Слева- неработающая горелка. Справа- как должно быть.
5. И пару слов о положении форсунки. Срез капилляра, из которого выходит газ, нужно подобрать его положение уже при работающей горелке в районе напротив отверстий для забора воздуха, или до этих отверстий. И, конечно, трубка с капилляром не должна перекрывать воздушные отверстия.

Сварочная горелка является основным инструментом газосварщика при сварке и наплавке. Сварочной горелкой называется устройство, служащее для смешивания горючего газа с кислородом и получения сварочного пламени. Каждая горелка имеет возможность регулировать мощность, состав и форму сварочного пламени.

Инжекторная горелка

Инжекторная горелка - это горелка, в которой подача горючего газа в смесительную
камеру осуществляется за счет подсоса его струей кислорода, вытекающего с большой
скоростью из отверстия инжектора.

Этот процесс подсоса газа более низкого давления струей кислорода, подводимового с более высоким давлением, называется инжекцией, а горелки данного типа - инжекторными.

Рис. 65. Инжекторная горелка (18)

1-сварочная дюза;
2-смесительная трубка (наконечник );
3-смешивающая дюза;
4-накидная гайка;5-область инжектора;
6-вентиль кислорода;
7-подсоединение шланга с кислородом, правая резьба R 1\4;
8-вентиль для ацетилена;
9-подсоединение шланга с ацетиленом, левая резьба R 3\8

Кислород из баллона под рабочим давлением через ниппель, трубку и вентиль 6 поступает в сопло инжектора 5. Выходя из сопла инжектора с большой скоростью, кислород создает разряжение в ацетиленовом канале, в результате этого ацетилен проходя через ниппель 9, трубку и вентиль 8 подсасывается в смесительную камеру 3. В этой камере кислород смешивается с горючим газом, образует горючую смесь. Горючая смесь, выходя через мундштук, поджигается и сгорая, образуется сварочное пламя. Подача газов в горелку регулируется кислородным вентилем 6 и ацетиленовым вентилем 8, расположенными на корпусе горелки. Сменные наконечники подсоединяются к корпусу горелки накидной гайкой.

Нагрев наконечника горелки уменьшает инжекцию кислорода и снижает разрежение в камере инжектора, что уменьшает поступление ацетилена в горелку. Так как поступление кислорода в горелку при этом остается постоянным, то уменьшается содержание ацетилена в газовой смеси и, следовательно, усиливается окислительное действие сварочного пламени. Для восстановления нормального состава сварочного пламени сварщик по мере нагревания наконечника горелки должен увеличивать поступление ацетилена в горелку, открывая ацетиленовый вентиль горелки.

При засорении мундштука горелки увеличивается давление горючей смеси в смесительной камере, горючая смесь обогащается кислородом, что ведет к усилению окислительного действия сварочного пламени.

Преимущество инжекторной горелки:

• горелка работает на горючем газе как среднего, так и низкого давления

Недостаток инжекторной горелки:

• непостоянство состава горючей смеси

Безинжекторная горелка

Безинжекторная горелка - это такая горелка, в которой горючий газ и кислород подаются примерно под одинаковым давлением. В них отсутствует инжектор, который заменен простым смесительным соплом, ввертываемым в трубку наконечника горелки.

Рис. 66. Безинжекторная горелка (18)

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.

Недостаток безинжекторной горелки:

• горелки менее универсальны, так как работают только на горючем среднего давления

Инжекционными называются горелки, в которых образо­вание газовоздушной смеси происходит за счет энергии струи газа, подсасывающей воздух из окружающего пространства внутрь горелки. У инжекционных горелок низкого давления к фронту горения поступает только часть необходимого для сго­рания воздуха (первичный воздух). Остальной воздух (вторич­ный) поступает к пламени из окружающего пространства.

Р ис. 15. Инжекционная горелка низкого давления

Так как такие горелки инжектируют не весь необходимый для го­рения воздух, их еще называют горелками с неполной инжекцией воздуха. Первичный воздух составляет в таких горелках 40-60% воздуха, необходимого для горения.

Основными частями инжекционных горелок являются ре­гулятор первичного воздуха, сопло, смеситель и коллектор (рис. 15).

Регулятор первичного воздуха представляет собой вращаю­щийся диск, который может перемещаться «от горелки - к горелке». Он регулирует количество первичного воздуха, посту­пающего в горелку. Сопло служит для придания газовой струе скорости, которая обеспечивает подсос необходимого воздуха. В смесителе горелки происходит перемешивание газа и возду­ха. Из смесителя газовоздушная смесь поступает в коллектор, который и распределяет газовоздушную смесь по выходным отверстиям. Форма коллектора и расположение отверстий за­висит от типа горелок и их назначения.

Инжекционные горелки низкого давления имеют ряд поло­жительных качеств, благодаря которым широко применяются в бытовых газовых приборах.

Преимущества инжекционных горелок низкого давления :

Простота конструкции;

Устойчивая работа горелки при изменении нагрузки;

Возможность полного сжигания газа;

Отсутствие подачи воздуха под давлением.

Рис. 16. Горелка плиты

На рис. 16 изображена горелка стола плиты. Газ выходит из сопла и попадает в смеситель, где происходит образование газовоздушной смеси. Горелка не имеет регулятора подачи первичного воздуха. При увеличении давления газа в сети за пределы устойчивой работы горелки возможен частичный от­рыв. В этом случае необходимо уменьшать подачу газа на го­релку с помощью крана горелки. Насадок горелки свободно устанавливается на смеситель. В крышке имеются выходные отверстия, через которые выходит газовоздушная смесь. Го­релка изготавливается из алюминиевых сплавов.

К достоинствам инжекционных горелок относится их свойс­тво саморегулирования , т.е. поддержание постоянной про­порции между количеством подаваемого в горелку газа и ко­личеством инжектируемого воздуха. При увеличении давления увеличивается количество воздуха, поступающего в горелку, при уменьшении - уменьшается. Пределы устойчивой работы инжекционных горелок ограничены возможностями отрыва и проскока пламени: увеличивать и уменьшать давление газа пе­ред горелкой можно лишь в определенных пределах.

Вопросы для повторения

1. Какие вещества образуются при полном сгорании при­родного газа?

2. Каковы причины неполного сгорания газа?

3. Что такое отрыв?

4. В чем причины отрыва?

5. Что такое проскок?

6. В чем причины проскока?

7. Какие горелки называют инжекционными?

8. Опишите конструкцию инжекционной горелки низкого давления.

9. Каковы достоинства инжекционных горелок?

Оборудование

Газовые плиты

Большую часть бытового газоиспользующего оборудова­ния в России составляют газовые плиты, в эксплуатации их бо­лее 40 млн. штук.

Газовая плита

Бытовые плиты предназначены для приготовления пищи. Использование их в других целях, в частности, для отопления помещений, не допускается. Плиты могут работать:

На природном газе номинальным давлением 130 мм в.ст. или 200 мм в.ст.;

На сжиженном углеводородном газе номинальным дав­лением 300 мм в.ст.

Для перевода плиты с газа одного вида или давления на газ другого вида (давления) необходимо заменить сопла горелок. На соплах должна быть маркировка с указанием размера от­верстия.

Плита изготавливается в виде тумбы (рис. 17), в которую вмонтированы духовой шкаф и вспомогательный шкаф, где допускается хранить только негорючие предметы.

В верхней части плиты расположен столс варочными го­релками. Посуда устанавливается на решетку стола, которая должна быть съемной и фиксироваться на столе.

Горелки стола могут иметь различную конструкцию, но по принципу действия все они являются инжекционными горелка­ми низкого давления.

На современных четырехгорелочных плитах горелки стола бывают трех мощностей: пониженной, нормальной (2 шт.) и повышенной.

Чтобы добраться до газопровода плиты - рампы, необхо­димо снять стол и распределительный щиток. Рампа изготав­ливается из стальной трубы, чаще всего условным проходом D y 15 (полдюйма). На рампе установлены краны горелок. Краны плиты - конусные, прижатие пробки к корпусу обеспечи­вается пружиной (рис. 18).

Рис. 18. Кран плиты

Кран должен фиксироваться в закрытом положении. От­крытие крана должно проводиться после выведения крана из фиксированного положения. Из всего газоиспользующего оборудования краны плиты работают в наиболее тяжелых ус­ловиях, так как они располагаются непосредственно над ду­ховым шкафом. Краны плиты при включенной духовке могут нагреваться до 145°С.

Смазка кранов должна быть тугоплав­кой и обеспечивать их работу в течение 3 лет. Стержень крана удерживается с помощью стопорного винта. На стержень наде­вается ручка крана.

Ручки кранов современных плит должны иметь индикацию, чтобы по их положению можно было определить одно из трех положений крана: «Закрыто», «Большое пламя» или «Малое пламя». Краны поворачиваются из закрытого положения в от­крытое против часовой стрелки.

Духовой шкаф современных плит имеет теплоизоляцию из минваты, закрытую сверху алюминиевой фольгой. В духовом шкафу имеется основная горелка (самая мощная горелка пли­ты), а также может быть жарочная горелка (гриль). Одновре­менная подача газа на основную и жарочную горелки не до­пускается. При горении основной горелки продукты сгорания поднимаются вверх, что не позволит нормально гореть распо­ложенной сверху жарочной горелке. Она либо потухнет, ли­бо будет гореть с неполным сгоранием газа. Чтобы избежать одновременной подачи газа на основную и жарочную горел­ки, кран для этих горелок делают общим. При повороте крана против часовой стрелки газ идет на основную горелку, по ча­совой - на жарочную.

Жарочная горелка - инжекционная низкого давления . Что­бы тепло от нее шло вниз, ее делают горелкой инфракрасно­го излучения. От пламени горелки разогревается до свечения металлическая панель либо сетка, инфракрасное излучение без потерь идет через воздух вниз и обжаривает продукты. Допус­кается одновременная работа горелок духовки и горелок сто­ла. При этом горелки стола должны работать без отрыва и проскока пламени.

Дверка духовки должна фиксироваться в открытом и за­крытом положении. Стекло дверки духовки - жаростойкое каленое. Противни и решетки в духовке должны свободно пе­ремещаться и не выпадать из направляющих в холодном и на­гретом состоянии.

Существует группа бытовых плит, у которых горелки сто­ла - газовые, а в духовом шкафу установлены электрические нагреватели - ТЭНы. Один ТЭН устанавливается внизу, дру­гой - вверху. Электрическая духовка обеспечивает лучшее качество выпечки по сравнению с газовой, так как возможна одновременная работа двух ТЭНов. Это обеспечивает более равномерную подачу тепла к выпекаемому изделию. Основная горелка газовой духовки большую часть тепла к выпекаемому изделию подает снизу, поэтому выпечка довольно часто пригорает.

Современные плиты все чаще оборудуют устройствами, ко­торые повышают удобство и безопасность ее использования. Это электророзжиг горелок, автоматика «Газ-контроль», элек­тропривод вертела, терморегулятор духовки.

Электророзжиг горелки происходит при проскоке искры между насадкой горелки и установленным рядом разрядником (рис. 19).

Рис. 19. Схема электророзжига

Чтобы искра могла пробить воздух между разрядником и насадкой горелки, в плите имеется умножитель напряжения (УН), который повышает напряжение до нескольких тысяч вольт. Электророзжиг бывает одноискровый, когда после каждого нажатия кнопки проскакивает искра, и многоискровый, когда искры проскакивают через определенные промежутки времени все время, пока нажата кнопка розжига. Многоискро­вый розжиг реже выходит из строя.

Особенно важна качественная работа электророзжига ос­новной горелки духовки. Во-первых, горелка духовки - самая мощная, поэтому через ее сопло выходит большое количество газа. Во-вторых, над горелкой устанавливается лист, в резуль­тате создается замкнутый объем (одно из условий взрыва). Ес­ли розжиг не происходит в течение нескольких секунд, возможен взрыв.

Нельзя производить электророзжиг горелок духов­ки при закрытой дверце духовки.

Устройство для контроля пламени (автоматика «Газ-конт­роль») должно прекращать подачу газа к горелке при ее поту­хании. Как показывает опыт работы аварийно-диспетчерской службы, довольно часто причиной загазованности в кухне бы­вает выход газа через не горящие горелки плиты. Это может произойти при неправильном розжиге, когда открывают газ к одной горелке, а поджечь пытаются другую, при выплескива­нии из посуды кипящей воды, при задувании небольшого пла­мени сквозняком и т. п.

Автоматика «Газ-контроль» состоит из термопары и элек­тромагнитного клапана. При нажатии на ручку крана клапан открывается, газ поступает к горелке, где его поджигают. От пламени горелки разогревается термопара. Она начинает вы­рабатывать напряжение, которое поступает на электромагнит, который удерживает клапан в открытом положении. Время разогрева термопары - 3-5 секунд, после этого ручку крана можно отпустить. Если горелка по какой-либо причине погас­нет, термопара остынет и перестанет вырабатывать напряже­ние. Электромагнит отпустит клапан, подача газа к горелке прекратится.

Электропривод вертела устанавливается на задней стенке духовки. Он состоит из электромотора и механического редук­тора, понижающего число оборотов.

Терморегулятор духовки поддерживает заданную темпера­туру в духовом шкафу при работе основной горелки. Напро­тив ручки крана основной горелки на распределительном щит­ке имеются цифры. Каждой цифре соответствует та темпера­тура в духовом шкафу, которую будет поддерживать основная горелка. При уменьшении температуры подача газа на горелку увеличивается, и температура поднимается. Если температура растет сверх настроенной величины, подача газа уменьшается. Терморегулятор состоит из термобаллона, капиллярной труб­ки и мембраны. Термобаллон находится в духовом шкафу и соединен капиллярной трубкой с мембраной, которая управ­ляет клапаном в кране. Вся система наполнена специальной жидкостью. При нагреве термобаллона жидкость расширяет­ся, ее давление передается по трубке к мембране. Мембрана придвигает клапан к седлу, подача газа уменьшается.

Если духовка не имеет терморегулятора, в ней устанавлива­ется термоуказатель, который работает, в диапазоне темпера­тур 160-270°С. Термоуказатель имеет шкалу с цифрами. По­ложение стрелки напротив той или иной цифры соответствует определенной температуре в духовке. В паспорте на плиту име­ется таблица, в которой обозначено, какая температура соот­ветствует той или иной цифре термоуказателя.

Электрооборудование плиты работает от переменного тока напряжением 220 В частотой 50Гц. Существуют плиты, элект­рооборудование которых работает от автономного источника постоянного тока (аккумулятор, батареи) напряжением от 1,5 до 12 В.

Средний срок службы современной плиты-не менее 14 лет. Плита не подлежит ремонту в том случае, если у нее прогорела духовка.

Неисправности плит

Пробка крана туго поворачивается - кран необходимо сма­зать специальной смазкой - НК-50, ГАЗ-41 и т.п. Не допуска­ется применение солидола, технического вазелина и подобных смазок. Качество крана зависит от того, насколько хорошо пробка притерта к корпусу. Пробка каждого крана притирает­ся к корпусу индивидуально. При смазке крана важно следить, чтобы отверстия в пробке и корпусе не забивались, их необхо­димо периодически прочищать.

Отрыв пламени горелок - при возможности регулирования подачи первичного воздуха - отрегулировать, в остальных случаях - уменьшить подачу газа на горелку краном.

Утечки в соединениях. В конструкции плиты имеется мно­жество разъемных соединений. При изменении свойств уплотнительных материалов (высыхании, старении) в них появляют­ся утечки, которые устраняют, применяя разрешенные матери­алы - лен, ленту ФУМ, паронит и т. п.

Розжиг горелок плиты

Розжиг горелок описан в данном разделе в объеме инструк­тажа, то есть так, как его необходимо объяснить абоненту при первичном пуске газа:

Убедиться в отсутствии запаха газа;

Открыть форточку;

Проверить тягу в вентканале;

Убедиться, что краны на плите закрыты;

Открыть кран на опуске;

Поднести зажженную спичку к разжигаемой горелке, от­крыть кран горелки;

Отрегулировать горение, убедиться в устойчивой работе горелок;

Не оставлять работающую плиту без присмотра;

По окончании пользования закрыть краны на плите и кран на опуске.

Проточные водонагреватели

Колонки предназначены для горячего водоснабжения - нагрева воды, используемой в санитарных целях: стирка, купа­ние, мытье посуды и т.п.

Основными узлами колонки являются (рис. 20):

Газоотвод;

Теплообменник (радиатор);

Основная горелка;

Автоматика безопасности.

Рис. 20. Колонка

Газоотвод служит для удаления продуктов сгорания в дымоотводящий патрубок прибора. Колонки устанавливаются с отводом продуктов сгорания в дымоход. Площадь сечения ды­мохода должна быть не меньше площади сечения дымоотводящего патрубка колонки.

Теплообменник служит для нагрева продуктами сгорания протекающей через него воды. Он состоит из калорифера и огневой камеры («рубашки»), опоясанной змеевиком. Кало­рифер - это система медных трубок, на которые насажены и припаяны медные пластины. Применение меди обусловлено ее химической стойкостью и высокой теплопроводностью. В пос­леднее время появились колонки, имеющие биметаллический теплообменник. Это медная трубка, оребрение которой вы­полнено стальной пластиной.

Основная горелка колонки - инжекционная низкого давле­ния. Она имеет большую мощность для того, чтобы прогреть проточную воду, особенно зимой, за то небольшое время, пока вода идет через радиатор.

Автоматика безопасности колонки контролирует :

Проток воды;

Пламя запальника (или основной горелки);

Тягу в дымоходе;

Повышение температуры воды сверх установленной (не на всех колонках).

Автоматика по протоку воды - блок-кран - состоит из двух частей - газовой и водяной. Это наиболее сложный узел колонки. Блок-кран обеспечивает подачу газа к основной го­релке при открытии водозабора (наличии протока воды) и отключение основной горелки при прекращении водозабора (отсутствии протока). Кроме того, блок-кран блокирует ос­новную горелку при розжиге запальника: сначала зажигает­ся запальник и только потом основная горелка. В блок-кране имеется конусный кран, который обеспечивает ручное регули­рование подачи газа на основную горелку.

Запальник - это инжекционная горелка низкого давле­ния малой мощности (на современных колонках - не более 350 Вт). Запальная горелка выполняет две функции:

Разжигает основную горелку;

Обеспечивает работу автоматики.

Автоматика безопасности по пламени на современных ко­лонках может быть двух видов. В первом случае она состоит из термопары и электромагнитного клапана. При погасании за­пальника она прекращает подачу газа на основную горелку и запальник. Во втором случае контроль пламени производится датчиком ионизации, который может следить за пламенем за­пальника или основной горелки. При отсутствии пламени за­крывается электромагнитный клапан на входе газа в колонку.

Автоматика по тяге должна прекращать подачу газа на ос­новную горелку и запальник при отсутствии тяги в дымохо­де. Время срабатывания - не меньше 10 секунд, но не больше 60 секунд.

Автоматика по максимальной температуре воды отключает основную горелку и запальник при нагреве воды сверх опре­деленной температуры. Она защищает радиатор от перегрева , при котором он выходит из строя (температура срабатыва­ния - 90-95°С), либо от образования накипи в теплообмен­нике. В этом случае температура срабатывания - около 80°С. Автоматика по максимальной температуре воды имеется толь­ко на современных колонках. Наиболее современные модели колонок имеют автоматику, которая изменяет подачу газа на горелку в зависимости от протока воды через колонку.

Средний срок службы современных колонок - не менее 12 лет.

Колонка КГИ-56

Колонка КГИ-56 давно снята с производства, но в эксплу­атации находится достаточно большое количество этих аппа­ратов. Простота конструкции, надежность, наличие запасных частей приводят к тому, что КГИ-56 еще долго будет нахо­диться в эксплуатации. Колонка КГИ-56 имеет следующие тех­нические характеристики:

давление воды - 0,5-6 кгс/см 2 ;

расход воды - 7-10 л/мин.

Теплообменник (радиатор ) КГИ-56 имеет высокую огне­вую камеру, опоясанную змеевиком, который припаивается к «рубашке».

Горелка КГИ-56 - односопловая, что и обусло­вило высокую огневую камеру радиатора, так как происходит не очень хорошее смешивание газа с первичным воздухом.

Рис. 21. Схема термоклапана

На горелке установлена автоматика по пламени (термоклапан), которая состоит из биметаллической пластины, на которой подвешен клапан, и запальника (рис. 21). При нагревании биметаллической пластины запальником она сгибается, и клапан открывает проход газа на горелку. При погасании запальника пластина остывает, выпрямляется, и клапан перекрывает проход газа на основную горелку.

Блок-кран состоит из газовой и водяной частей, которые крепятся друг к другу тремя винтами (рис. 22). Блок-кран обес­печивает подачу газа на основную горелку при наличии водо­забора и ее отключение при прекращении водозабора (автома­тика по протоку воды).

Рис. 22. Блок-кран КГИ-56

В газовой части имеются два конусных крана: один регули­рует подачу газа на основную горелку, другой - на запальник. В кране на основной горелке устроен клапан, который откры­вает подачу газа под действием штока водяной части. На кла­пан давит малая пружина, большая пружина служит для фик­сации пробки в корпусе.

В водяной части между крышкой и корпусом зажата мембра­на, на которую опирается тарелочка со штоком. Холодная вода подводится к водяной части снизу. Через отверстие диаметром 3,3 мм давление холодной воды передается в подмембранное пространство водяной части блок-крана. Следовательно, давление под мембраной равно давлению воды в водопроводе.

Далее вода проходит через радиатор и возвращается в водяную часть. При этом нагретая вода передает давление через отверстие диа­метром 2 мм воде, заполняющей надмембранное пространство. Это давление при протоке воды через колонку всегда будет меньше того, которое давит на мембрану снизу, за счет разности в диаметрах отверстий в под- и надмембранное пространство и потерь из-за трения. Мембрана выгибается вверх, выталкивая при этом тарелочку со штоком. Шток приподнимает клапан над седлом пробки газовой части блок-крана, преодолевая при этом действие на клапан сверху малой пружины и открывая проход газа из внутренней полости пробки на горелку. При прекраще­нии протока воды давление под мембраной и над мембраной выравнивается, мембрана перестает поднимать шток. Клапан под действием малой пружины закроет проход газа.