что такое горелка и принцип работы
Устройство, виды и принцип работы газовой горелки
Чтобы система отопления частного дома работала максимально эффективно, многие приобретают специальные горелки для котлов. Такие приборы способствуют регулировке процесса горения, в результате чего топливо сгорает равномерно. Благодаря им оно испаряется, а затем смешивается с воздухом или другим веществом. Устройство газовой горелки имеет свои особенности, которые нужно учитывать при ее выборе.
Отопительные котлы, работающие с помощью газа, имеют высокий КПД. Немаловажную роль в них играют правильно подобранные горелки. Они отличаются по видам и принципу работы. По своему предназначению горелки подразделяются на бытовые и промышленные. В первом случае приборы имеют малую мощность. Именно они ставятся в частных домах для котлов. Вторая разновидность оборудования предназначается для:
В каждом случае нужны разные газовые горелки. Их принцип работы и устройство могут при этом отличаться.
Однако основная задача приборов заключается в обеспечении беспрерывного сжигания топлива в топке котла.
Выбор того или иного прибора зависит от вида используемого топлива. Принцип работы газовой горелки заключается в том, чтобы смешать горючее вещество с воздухом и подать полученную смесь в камеру сгорания. Затем обеспечивается поддержка прохождения процесса горения.
На этом стоит остановиться более подробно. Если говорить о том, как работает газовая горелка, то этот процесс можно разделить на следующие этапы:
В приборах часто присутствуют дополнительные элементы конструкции, которые позволяют выполнить работу более безопасно и автоматизировать ее. Например, благодаря встроенной автоматике в случае неисправности устройство может самостоятельно отключиться. Есть и розжиг в виде электричества или пьезоэлемента. В газовых горелках присутствуют также дополнения, обеспечивающие безопасность и автоматизацию работы устройства.
Рекомендуется проводить подготовительные работы перед розжигом во время планового обслуживания газового котла. Обязательно нужна предварительная проверка прибора. В основном это выполняется перед наступлением отопительного сезона.
Принцип работы газовой горелки промышленного типа такой же, как и у бытовой, однако первая выдерживает более высокое давление. Также она может быть оснащена дополнительными фильтрами, которые отсеивают мелкую пыль и смолы. Это повышает эффективность оборудования и его экономичность.
Горелка является элементом схем отопительных систем, позволяющих упросить процесс обогрева дома. Кроме неё конструкция включает следующие части:
Сами же устройства могут отличаться друг от друга в зависимости от типа применяемого топлива. Наиболее распространенные из них — газовые, поскольку газ для большинства потребителей является наиболее доступным видом топлива. Такие виды оборудования подразделяются на наддувные и инжекторные.
Устройство горелки первого вида отличается тем, что в ней имеется встроенный вентилятор, а окислитель в виде воздуха поступает в рабочую зону механическим путем. Вентилятор нужен для регулировки мощности, что положительно влияет на КПД прибора. Однако он довольно шумный, но даже эту проблему можно решить, установив специальные аксессуары для подавления шума.
Инжекторные приборы иначе называют атмосферными. Они являются неотъемлемой частью газовых котлов. Принцип их работы заключается в том, что воздух в рабочую зону подается за счет так называемого эффекта инжекции. Окислитель в объеме, необходимом для поддержания полноценного процесса горения, под высоким давлением попадает в поток газообразного топлива.
Такие приборы настроены на работу с природным газом. Когда речь идет о сжиженном топливе, потребуется установить дополнительное оборудование.
Если перечисленные виды горелок предназначены исключительно для работы с газом, то комбинированные могут быть применены для систем отопления на разных видах топлива, при этом устанавливать дополнительные части конструкции не потребуется. Они стоят существенно дороже и более сложные в обслуживании.
Менее распространены жидкотопливные горелки, работающие на нефтепродуктах, отработанном масле или биотопливе. Некоторые из них, например, мазутные, используются только в промышленных целях.
Газовые горелки для отопительных котлов имеют свои положительные и негативные стороны. В числе преимуществ можно отметить следующее:
Но есть у устройства и свои минусы. Например, пополнить топливные запасы естественным путем не получится. Также нельзя перевезти баллоны с газом в общественном транспорте, если появится такая необходимость.
Когда температура будет отрицательной, топливо будет густеть, что негативно скажется на показателе давления. В итоге горелка сломается.
При покупке прибора нужно обращать внимание на его мощность. Ее нужно выбирать в зависимости от количества потребителей. Максимальная мощность нужна тогда, когда их порядка 5—6. Если же их будет больше, то потребуется купить несколько устройств.
При выборе конструкции нужно ориентироваться на свои потребности. Одним нужен крупный прибор, а другим важнее скорость приготовления. Чтобы процесс эксплуатации был проще, рекомендуется покупать модель, оснащенную пъезоподжигом.
Можно подумать и о дополнительных конструктивных элементах прибора. Это касается чехла, который станет полезен в случае транспортировки. Можно приобрести также держатель посуды. Еще одним аксессуаром является защита от порывов ветра, позволяющая сэкономить топливо. Не рекомендуется покупать модели, при производстве которых использовался пластик.
Наиболее выигрышным вариантом являются горелки мультитопливного типа. Они имеют мощность 3500 Вт и могут работать как на газе, так и на нефтепродуктах. Желательно, чтобы прибор продавался в комплекте с инструментами для профилактических работ и запчастями для мелкого ремонта.
Длительность эксплуатации горелки напрямую зависит от правильности ее использования. Если соблюдать соответствующие правила, то проблем не будет даже у новичков. Обходиться с ней нужно предельно осторожно, поскольку это прибор высокой опасности. Правила применения горелки:
За горелкой нужно регулярно ухаживать. В частности, периодически чистить изнутри.
Если это прибор мультитопливного типа, то изнутри он оснащен тонким металлическим тросом, который не только прогревает топливное вещество, но и способствует лучшей чистке. Когда загрязнения обильные, в процессе эксплуатации устройства можно столкнуться со сложностями, поскольку вытащить трос будет сложно. Для этого нужно использовать захват.
Когда имеются проблемы с очисткой прибора, потребуется прогреть топливный трубопровод. Сначала достают трос и выполняют его прогрев, пока тот не раскалится. За счет этого удалится весь скопленный кокс. Если нужна более тщательная чистка, то выкручивается форсунка, а система промывается топливом. В этом случае потребуется специальная игла.
Чистить горелку нужно даже тогда, когда она исправна, так как профилактические мероприятия тоже очень важны. Собирать и разбирать ее нужно очень аккуратно и с использованием инструментов. Нельзя допускать повреждения резьбовых элементов.
Газовая горелка имеет простую конструкцию и ломается очень редко. Но в редких случаях это происходит. Починить ее при этом можно и самостоятельно. К числу наиболее распространенных причин поломок относятся:
Многие горелки китайского производства имеют низкое качество и быстро ломаются. По этой причине нужно выбирать продукцию с оптимальными показателями цены и качества. Очень хороши модели производства Южной Кореи.
Для самостоятельно починки нужно иметь набор специальных инструментов, с их помощью можно демонтировать прибор, чтобы добраться до форсунки. Но есть модели, которые для починки разбирать не потребуется. Чтобы произвести очистку, нужна тонкая проволока или игла. Выбирать их следует так, чтобы в процессе работы детали не повредились.
Иногда нужно форсунку продуть. Но делать это необходимо в сторону, противоположную стороне прохождения газа. Эти действия проводить следует строго по инструкции к устройству.
Более серьезные виды поломок самостоятельно не решить. В этом случае требуется вызывать специалистов. Конечно же, это обойдется человеку в определенную сумму, но лучше заплатить, чем иметь проблемы с газом.
Всё о горелках
Сжигая природные ископаемые в виде: нефти, угля, газа, торфа, сланца происходит химическая реакция окисления с выделением тепла. Для этого используются горелки различных типов, как для газообразного, так для жидкого и твёрдого топлива
Функции горелок
Чтобы узнать, для чего нужны горелки, необходимо рассмотреть их функции, у них их несколько:
Газообразное топливо при сжигании проходит три основные стадии:
Процесс сжигания топлива в основном зависит от первых двух стадий, они в первую очередь определяют весь процесс сжигания, характеристики факела и распределения температуры в топочной камере. Поэтому разработчики горелок отдают предпочтение требованиям технологий. При классификации горелок учитывается процесс смешения топлива с окислителем (воздухом), методы подачи, характер истекающих потоков и другие технологические особенности для эффективного горения.
Характеристика горелок и классификационные признаки
По способу подачи воздуха и топлива
Имеются инжекционные горелки, в которых струи газа, инжектируют воздух, напорные – в них воздух подаётся принудительно при помощи встроенного вентилятора. В промышленных печах используются горелки воздух, в которых подаётся за счёт разряжения в рабочей камере. Но, как правило, и в промышленности чаше всего используются инжекционные (атмосферные) горелки.
По степени подготовки горючей смеси
Горелки делятся на три вида: без предварительного смешения (воздух смешивается с топливом после выхода из горелки, в объеме топочной камеры), с неполным предварительным смешением (в горелке с топливом смешивается только часть воздуха, называемого первичным, и с полным предварительным смешением (в топку поступает уже перемешанная газовоздушная смесь и как вы понимаете в последнем случае речь идёт о газовых горелках, а для жидкого топлива применяются горелки без предварительного смешивания.
Горелки различаются по характеру потока
Поток идущий в топочную камеру может быть прямоточным или закрученным. В закрученном потоке различают неразомкнутый и разомкнутый факел, в которых имеется зона рециркулирующих продуктов сгорания.
Тип размещения сопловых отверстий у вихревые горелок
Вихревые горелки имеют комбинированную подачу газа, центральную и периферийную.
В горелках отсутствует или имеется возможность регулирования характеристик факела. Это важный параметр для классификации горелок. Многие конструкции позволяют изменения количества воздуха (то есть пропорционального соотношения воздуха, и топлива в горючей смеси). Однако котлы небольшой мощности оборудуют нерегулируемыми горелками.
Важным моментом при классификации горелок является возможность подогрева воздуха перед его смешиванием с топливом.
Для удобства обращения с горелками их начали оснащать автоматикой. Все операции совершаются простым нажатием кнопки и в последнее время всё реже и реже встречаются горелки с ручным или полуавтоматическим управлением.
И, наконец, нужно сказать о главном отличии всех горелок – это вид топлива, на который она рассчитана. Котлы малой мощности оборудуют дизельными или газовыми горелками. Потому что их, как правило, используют в домах и на дачах. На промышленных котлах чаще всего устанавливают мазутные горелки, а также двухтопливные горелки для использования солярки, газа или мазута. На крупных предприятиях используются не только газовые или мазутные горелки, но и пылеугольные в которых используется измельченное твёрдое топливо – сланцы, торф, уголь.
Изучаем устройство горелки для сварки
Сварочная газовая горелка представляет собой специализированную конструкцию, в которой осуществляется перемешивание горючего газа или паров специальной жидкости с кислородом из окружающей среды. Благодаря этому происходит возникновение стабильного сварочного пламени требуемой мощности. В принципе, принято считать, что это оборудования является одним из главных рабочих инструментов газосварщика.
Как классифицируются горелки?
Разновидностей горелок для сварки довольно-таки много. Несмотря на то что принцип их работы примерно одинаковый, они могут обладать рядом особенностей:
Принцип работы безынжекторной работы
Если сварочная горелка работает на высоком давлении и имеет инжектор, то ее конструкция будет значительно проще по сравнению с конструкцией, где давление значительно ниже. Технология ее работы следующая:
При чересчур сильной скорости пламя будет отрываться от мундштука, станет отходить все дальше и дальше от среза, что в конечном счете приведет к его затуханию. Для определения требуемой скорости, необходимо принимать во внимание несколько важных данных: из чего состоит горючая смесь, какой внутренний диаметр у сопла, как устроен мундштук. Рассчитать правильную скорость подачи горючего можно только при условии, если известны все эти данные.
Усредненным считается значение в пределах от 70 до 160 м/с. Чтобы в конечном счете на выходе получилась подходящая скорость, придется создать давление порядка 0,5 атмосферы, причем давление для газа или паров и кислорода примерно будет одним и тем же.
Инжекторные горелки
Однако для качественного горения и получения нормальной температуры оно должно быть хотя бы 3,5 атмосферы. Стоит отметить, что инжекторная горелка обладает одним очень серьезным недостатком: состав горючей смеси остается непостоянным, что не позволяет обеспечить качественное и постоянное ее горение.
Несмотря на то что данное изделие работает на низких давлениях, его используют значительно чаще, нежели конструкции, рассчитанные на высокое давление. Устроена данная продукция несколько сложнее, так как в ней предусмотрен специальный блок охлаждения сварочной горелки. Дело в том, что низкое давление вызывает довольно сильный нагрев сопла и других элементов. Главное здесь — не допустить, чтобы камера, где образуется горючая смесь, не перегрелась и не взорвалась. 
Особенности проведения сварочных работ с помощью газовой горелки
Прежде всего, газовые горелки отличаются тем, что они прекрасно подходят для полуавтоматических или автоматических сварных работ, когда сварная проволока подается без использования рук, что в значительной степени облегчает технологический процесс.
Благодаря автоматической сварке можно качественно проварить все труднодоступные участки, причем усилий придется прилагать минимальное количество. Отходов от таких работ минимальное количество. Сварной шов получается довольно прочным за гораздо меньший промежуток времени, нежели во время дуговой электросварки. Минусов у данной технологии не слишком много, они касаются, прежде всего, довольно высокой стоимости оборудования и комплектующих. Вся система отличается сложностью в плане устройства, продукция весьма тяжелая и громоздкая, поэтому перемещать ее с одного места на другое будет очень проблематично.
Технологический процесс сварки состоит из следующих этапов:
Как правильно обращаться с горелкой?
Перед тем как приступить к непосредственному выполнению работ, необходимо проверить, насколько хорошо работает инжекторная составляющая оборудования. Для этого к ниппелю, который подает кислород, подключают шланг кислородного редуктора. Осторожно поднимают давление в системе до рабочего.
Когда кислород будет проходить через инжектор, в ацетиленовом канале должно возникнуть разрежение. Если оно будет, то палец будет присасываться к ацетиленовому ниппелю. В этом случае подключают оба шланга и тщательно закрепляют их, только после этого можно поджигать горючую смесь и регулировать величину пламени.
Разновидности и устройство газовых горелок
Газовая горелка – один из главных инструментов мастеров сварки. Критерием качества номер один является стабильное и ровное пламя с нужным уровнем мощности.
Эта стабильность образовывалась за счет смешивания внутри устройства горючего газа и кислорода.
Классификация газовых горелок
Эти устройства на рынке представлены в нескольких широких и разнообразных линейках. Принцип работы у всех одинаковый, тем не менее каждая из моделей отличается рядом дополнительных технических характеристик.
Вот как подразделяются газовые горелки по своим функциональным критериям:
С инжектором или без: как это работает?
Существует два вида газовых горелок. Рассмотрим подробно каждый из них.
Горелки без инжектора
Эти газовые горелки работают на высоком давлении, имеют относительно простую конструкцию и чрезвычайно эффективны в использовании.
Вот в каком алгоритме происходит их функционирование:
Технические требования к данным устройствам простые и конкретные: газовый поток должен быть равномерным и иметь конкретную скорость, которую можно контролировать и которая будет очень точной.
Дополнительное требование относится к смеси: она должна полностью сгорать. Скорость газового потока должна быть достаточной для того, чтобы пламя не перебрасывалось на верхнюю часть прибора, что весьма и весьма опасно из-за высокого риска взрыва.
С другой стороны, скорость горячего газового потока не должна быть слишком высокой вследствие риска отрыва пламени от мундштука с его последующим затуханием.
Как высчитать оптимальную скорость выхода газового потока?
Нужно учитывать несколько факторов:
Средняя скорость находится в пределах 70 – 150 м/сек.
Горелки с инжектором
Вот как работает конструкция с инжектором:
У инжекторных моделей есть существенный технологический недостаток, о котором нужно постоянно помнить: смесь горючего газа с кислородом непостоянная, она все время меняет свой состав. Вследствие этого пламя такой газовой горелки по определению не может быть ровным и стабильным.
Используются такие газовые горелки очень широко, несмотря на низкое давление и довольно сложную конструкцию. В них встроена система охлаждения, так как из-за низкого давления сопло с мундштуком нагреваются очень сильно. Поэтому важнейшим моментом является контроль перегрева камеры, чтобы она не взорвалась.
Как работать с газовой горелкой в процессе сварки?
Горелки – отличные компаньоны в сварочных процессах автоматического или полуавтоматического типа. Как вы помните, при этих способах сварочная проволока подается автоматически, без помощи рук.
Таким образом, с помощью этих технологий можно добраться до самых труднодоступных участков сварки с минимальными усилиями. Дополнительное преимущество – это то, что практически не остается шлаком и другого мусора. Шов формируется быстро и весьма высокого качества.
Недостатки у данного метода тоже есть. К ним относится весьма недешевая стоимость как основных аппаратов, так и расходных материалов. Вся конструкция довольно тяжелая, которую сложно перемещать.
Перед работой нужно проверить целостность и функционирование инжектора. Это сделать просто: подключить кислородный шланг к ниппелю и поднять давление в аппарате до рабочего уровня.
При проходе кислорода через инжекторную систему в канале горючего газа должно сформироваться разрежение. Проверить его можно с помощью пальца: он будет присасываться к отверстию ниппеля. Если так, подключают и фиксируют оба шланга. После этого смесь поджигается и регулируется величина пламени.
Если делать все правильно, все риски оправдываются: шов получается надежным и долговечным.
Популярные виды горелок для сварки
Типы горелок, которые популярны среди сварщиков.
Сварочная горелка для полуавтомата
Основными критериями работы газовой горелки для полуавтоматической сварки являются вид разъема для включения в сварочный аппарат, номинальный сварочный ток и система охлаждения.
Охлаждение самого устройства в данном случае особенно важно. Такого рода модели особенно часто используются для работы в труднодоступных участках.
Полуавтоматическая сварка без применения газа включает в себя формирование сварочной ванны в месте сплавления металлов двух соединяемых заготовок не сопровождается защитой из инертных газов.
Полуавтоматическая модель имеет три составных элемента:
Суть ее работы – физическая связь со сварочным процессом. Подача металлической присадочной проволоки жидкости из системы охлаждения происходит по шлейфу горелки. Такой же путь у сварочного тока, защитного газа или флюса вместо него.
Контактное соединение как элемент горелки необходим для подключения источника сварки и сварочной горелки.
Важная часть – рукоятка устройства. Обычно ее делают из литого материала с хорошей изоляцией. Что же касается наконечников или мундштуков, то их делают из бронзы, разных сплавов меди или неплавящегося вольфрама. Самые качественные – медные и вольфрамовые мундштуки: они самые долговечные и имеют длинный срок использования.
Горелка для аргонодуговой сварки
Нет нужды подтверждать востребованность аргоновой сварки – она была и есть чрезвычайно популярной. По большей части она используется для соединения заготовок из таких металлов как серебра, чугуна и, что особенно ценно, алюминия. Преимуществ у технологии немало, но главное – великолепный и долговечный шов.
У аргоновой горелки есть некоторые нюансы: она работает по своему принципу. Дело в том, что у нее совмещаются принципы аргоновой и дуговой сварки.
Источник питания – это обыкновенный электрический разряд, а аргон или другой инертный газ выполняет роль мощной защиты от проникновения и воздействия кислорода. Потому что вес аргона больше веса кислорода. Электроды при таком способе выбираются вольфрамовые, неплавящиеся.
Сварочная горелка для аргонодуговой сварки может различаться по нескольким параметрам:
Тип охлаждения в таких устройствах бывает двух типов: воздушный или водяной. Тип управления тоже делится на три варианта: вентильный, с помощью кнопок или универсального характера.
Конструкция устройства простая: специальный шланг для инертного газа, силовая жила и специализированной составной рукоятки. Модель с водяным охлаждением снабжена дополнительным шлангом для воды или другой жидкости.
Рукоятка аргоновой горелки устроена следующим образом: сопло из керамических материалов, цанги, ее корпуса и каппы одного из двух видов – длинной или короткой.
Горелка для сварки типа ТИГ
Устройство этого вида выполняет функцию держателя электрода. Здесь также используется защитный газ. В отличие от других видов горелок здесь нет специального канала для подачи присадочной проволоки, которая подается ручным способом.
Устройство горелки для TIG сварки.
Составные части горелки ТИГ следующие:
По ходу процесса сварки электрод помещается в щиток корпуса горелки через втулку, которая хорошо его фиксирует. Щиток для электродов нужно повернуть для закрепления. Держать горелку во время работы нужно под углом не больше 40° по отношению к вертикали.
Данная технология особенно широко применяется в кузовных работах и специальных ремонтных мероприятиях в автомастерских высокого профессионального уровня и с широким спектром услуг. Также он хорош при разного рода строительно-монтажных работах.
Горелка для точечной сварки
У этих моделей множество достоинств и преимуществ перед другими вариантами. Начать нужно с того, что сварочное оборудование здесь работает в разных режимах. И действие устройства также напоминает металлическое соединение в виде точек, а заготовки соединяются с помощью сварочного шва внахлест.
Особенные характеристики точечного способа носит сплошь позитивный оттенок: это и простота исполнения всех операций, и сварочный шов высокого качества, и возможность варить заготовки с разной толщиной кромок.
Инструменты точечной сварки.
Точки на шве фиксируются только на одной стороне, так что эстетические потери здесь минимальные.
Технология очень востребована в чрезвычайно ответственных областях работы с металлами: самолетостроение, приборостроение и другие высокотехнологичные отрасли.
В данной статье перечислены далеко не все возможности и модели горелок из тех, что имеются на современном рынке. Разные технологии предполагают выбор среди разных моделей и марок производителей.
Существуют модели специальных горелок для сварки алюминия или соединения пластмасс. Выбор правильной модели должен быть осознанным и без суеты. Нужно не забыть учесть множество деталей и нюансов: к примеру, разъем для подключения, условия применения при высокой влажности и многое другое.
Помимо промышленных вариантов на рынке имеется большая отдельная группа устройств для специализированных работ и отраслей, название такому устройству – мини газовая горелка. Она применяется в областях, весьма далеких от промышленного производства: от ювелирного дела до стоматологии.