Газовые горелки для котлов отопления — виды и принцип работы

Сварочная горелка является основным инструментом газосварщика при сварке и наплавке. Сварочной горелкой называется устройство, служащее для смешивания горючего газа и глаза или паров горючей жидкости с кислородом и получения сварочного пламени. Каждая горелка имеет устройство, позволяющее регулировать мощность, состав и форму сварочного пламени. Сварочные горелки согласно ГОСТ 1077-79 подразделяются следующим образом:

По способу подачи горючего газа и кислорода в смесительную камеру – инжекторные и безинжекторные;

По роду применяемого горючего газа – ацетиленовые, для газов – заменителей, для жидких горючих и водородные;

По назначению – на универсальные (сварка, резка, пайка, наплавка) и специализированные (выполнение одной операции);

По числу пламени – однопламенные и многопламенные;

По мощности пламени – горелки микромощности (расход ацетилена 5 -60 л\ч), малой мощности (25 -700 л\ч), средней мощности (50 -2500 л\ч), большой мощности (2500 -7000 л\ч);

По способу применения – ручные и машинные.

Сварочные горелки должны быть просты и удобны в эксплуатации, обеспечивать безопасность в работе и устойчивое горение сварочного пламени.

Инжекторная горелка – это такая 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 горелка 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 рис.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 ацетилен, проходя через ниппель, трубку и вентиль 7, подсасывается в смесительную камеру 3. В этой камере кислород, смешиваясь с горючим газом, образует горючую смесь. Горючая смесь, выходя через мундштук 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.

Инжекторное устройство рис.1,б состоит из инжектора 1 и смесительной камеры 2. Для нормальной нижекции большое значение имеют правельный выбор зазора 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.

Устойчивое горение пламени обеспечивается при скорости истечения горючей смеси от 50 до 170 м\с.

Нагрев наконечника горелки уменьшает инжекцию кислорода и снижает разрежение в камере инжектора, что уменьшает поступление ацетилена в горелку. Так как поступление ацетилена в горелку при этом остается постоянным, то уменьшается содержание и 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.

Диаметр канала инжектора можно определить следующим расчетом:

Р – давление кислорода, МПа.

Недостатком инжекторной горелки является непостоянство состава горючей смеси, преимущество ее в том, что она работает на горючем газе как среднего, так и низкого давления.

Сварочная универсальная однопламенная горелка ГС -3 (рис.2) относится к инжекторному типу. Она предназначена для ручной ацетилено – кислородной сварки, пайки, наплавке, подогрева и других видов газопламенной обработке металлов. Горелкой можно сваривать металл толщиной от 0,5 до 30 мм. Она имеет семь сменных наконечников от № 1 до 7, присоединяемых к стволу горелки накидной гайкой. Горелка работает как все инжекторные горелки, описанные выше; техническая характеристика приведена в табл. 1

К горелке присоединяют кислородный (III класс) рукав ниппелем и гайкой к штуцеру, имеющему правую резьбу, и ацетиленовый (I класс) рукав внутренним диаметром 9 мм к штуцеру, имеющему левую резьбу. На штуцере с ацетиленовой резьбой имеются соответствующие метки.

Перед присоединением ацетиленового рукава необходимо проверить наличие разрежения (подсоса) в ацетиленовом канале горелки. Нормальное пламя устанавливают при неполном открывании вентиля горелки, оно имеет ядро ярко очерченной правильной формы, В случае неправильной формы ядра необходимо прочистить и продуть выходной канал мундштука.

По мере нагревания мундштука горелки периодически необходимо регулировать пламя, не прекращая работы. Также можно снимать мелкой наждачной шкуркой или мелким напильником.

В настоящее время для сварки металла малых толщин применяют однопламенную горелку ГС-2 малой мощности, относящуюся к инжекторному типу. Конструкция горелки ГС-2 аналогична горелки ГС-3, отличаются эти горелки только габаритными размерами и размерами присоединительных штуцеров. Горелки ГС-2 выпускают в комплекте с четырьмя наконечниками № 0, 1, 2, 3. Они снабжены игольчатыми ацетиленовыми и кислородными вентилями, которые обеспечивают точную регулировку газов. Для подсоединения горелок используют рукава с внутренним диаметром 6,3 мм. Техническая характеристика горелки ГС-2 приведена в №2.

Горелка ГС-4 отличается от других инжекторных горелок тем, что узел инжекции и смесительная камера расположены непосредственно около мундштука. Наконечник горелки состоит из двух концентрично расположенных трубок, которые вставляются одна в другую. Горючий газ подается по внутренней трубке, кислород- между наружной и внутренней, что исключает нагревание горючего газа теплом пламени горелки и уменьшает возможность образования обратных ударов и хлопков.

Горелка ГС -4 работает устойчивее по сравнению с другими инжекторными горелками. Недостатком горелки является ее малая длина и нечеткое очертание ядра пламени. Горелками комплектуют двумя сменными наконечниками № 8 и 9. Техническая характеристика горелки ГС -4 приведена в табл.3. она предназначена для сварки больших толщин и массивных изделий.

Горелки Г2 – 02 малой мощности и Г3 – 02 средней мощности предназначены для ручной сварки и пайки черных и цветных металлов. Каждая горелка (рис. 3) состоит из корпуса 12, ацетиленового и кислородного вентилей 13, 14. Кислород подается через ниппель 8 и трубку 6. Ниппель 8 накидной гайкой 7 крепится к корпусу горелки. Ацетилен подается через ниппель 9, штуцер 10 и трубку 11. К корпусу горелки накидной гайкой прикрепляется наконечник 15, состоящий из смесительной камеры 4 с инжектором 5, трубки 3, ниппеля 2 и мундштука 1.

Кислород подается через ниппель 8, вентиль 13 и далее через инжектор в смесительную камеру. При прохождении кислорода через узкий канал инжектор создает разрежение, что способствует засасыванию в смесительную камеру ацетилена, поступающего через ниппель 9 и штуцер 10. В трубке наконечника ацетилен смешивается с кислородом. Образовавшаяся горючая смесь поступает в выходной канал мундштука. Принцип действия горелок идентичен, они отличаются только габаритными размерами комплектующих деталей.

Горелки Г2 – 02 комплектуют четырьмя номерами наконечников (№ 1,2,3 и 4), нулевой наконечник (№ 0) поставляется по особому заказу. Горелки Г3 – 02 комплектуют тремя наконечниками № 3,4, и 6, наконечники № 1,2,5,7 поставляются по особому заказу. Масса горелки Г2 – 02 колеблется в пределах 0,45 – 0,485 кг, Г3 – 02-0,71-0,97 кг в зависимости от номера присоединяемого наконечника. Горелка Г2-02 предназначена для сварки низкоуглеродной стали толщиной от 0,2 до 7 мм. Давление кислорода от0,15 до 0,3 МПа, давление ацетилена не ниже 1 кПа.

Горелку ГЗМ-3 используют для ручной газовой сварки, наплавки, пайки и нагрева деталей из черных и цветных металлов и сплавов (кроме меди). Горелка – инжекторного типа, состоит из трех сменных наконечников, ствола горелки ГС-2 с регулировочным вентилем для кислорода и горючего газа и штуцеров с ниппелем для присоединения резинотканевых рукавов с диаметром 6 мм. Горелка работает на пропан- бутане или на других газах- заменителях ацетилена. Толщина свариваемых деталей из низкоуглеродистой стали от 0,5 до 4 мм. Давление кислорода 0,1 -0,4 МПа, пропан - бутан – не менее 0,03 МПа. Масса горелки 0,577- 0,644 кг в зависимости от номера наконечника.

Горелки Г2-04 и Г2-03. Горелки предназначены для ацетилено- кислородной сварки, пайки, и подогрева черных и цветных металлов. Горелка состоит (рис.4) из корпуса 2, вентиля 1 кислорода, вентиля 7 ацетилена, трубки со штуцером 3 для подачи кислорода, трубки со штуцером 6 для подачи ацетилена, ниппелей 4 и 5 с накидными гайками. К корпусу горелки с помощью накидной гайки прикреплен наконечник, состоящий из смесительной камеры 9 с инжектором 8, трубки 10, ниппелем 11 и мундштука 12. Кислород через ниппель 4 подается к вентилю 1 и далее через ниппель 4 подается к вентилю 1 и далее через инжектор в смесительную камеру. При прохождении кислорода через узкий канал инжектора в смесительной камере перед ее узким цилиндрическим каналом создается разрежение, которое способствует засасыванию в смесительную камеру ацетилена, поступающего через ниппель 5 и штуцер 6. В трубке наконечника происходит смешивание ацетилена с кислородом. Образовавшаяся горючая смесь поступает в выходной канал мундштука, на выходе из которого она загорается.

Горелка Г2-04 комплектуется пятью сменными наконечниками, а горелка Г3-03 – семью сменными наконечниками. Горелкой Г2-04 можно сваривать низкоуглеродистую сталь толщиной от 0,2 до 7 мм, а горелкой Г3-03 – от 0,5 до 30 мм.

Масса горелки Г2-04 колеблется от 0,445 до 0,49 кг, Г3-03 – от 0,695 до 0,955 кг в зависимости от номера присоединяемого наконечника.

Горелка ГНЛ6-73 (рис.5) предназначена для наплавки порошковых гранулированных самофлюсующихся сплавов различного назначения типа СГНН, ПГХН80СР и НГЧ с целью восстановления изношенных и упрочнения новых деталей машин. Горелка состоит из ствола 1 с регулировочными вентилями и присоединительными штуцерами с ниппелями, наконечника 2 с накидной гайкой, бункера 5 для порошка с устройством 4 дозированной подачи и подающей трубки 3, а также узла крепления бункера на стволе горелки. Процесс наплавки осуществляется в две стадии: напыление порошка на подогреваемую поверхность и оплавление сформировавшегося покрытия.

Принцип работы горелки основан на использовании силы тяжести и текучести порошка, находящегося в наклонном бункере, под действием которых частицы порошка через дозирующую щель и подающую трубку направляются в подковообразное пламя на срезе сопл мундштука. Двигаясь в потоке сгорающих газов пламени, частицы порошка нагреваются и при контакте с подогретой поверхностью детали образуют ровный слой требуемой толщины.

Горелка укомплектована двумя укороченными наконечниками для наплавления и оплавления, а также одним наконечником обычных размеров для оплавления. Мундштуки наконечников имеют сетчатое расположение сопл.

Горелка ГВП-5 (рис.6) предназначена для пайки небольших деталей из черных и цветных металлов, это горелка инжекторного типа с принудительной подачей газа и сжатого воздуха.

Горелка состоит из стола 3, серийной сварочной горелки типа Г -2 и трех сменных наконечников 1. Наконечники имеют смесительную камеру 2 с инжектором, соединительную трубку и стабилизатор с рассеивателем. Наконечники №1 и 2 конструктивно идентичны и различаются лишь размерами проходных сечений смесительных камер, инжекторов и стабилизаторов при горении пламени эти наконечники обеспечивают получение удлиненного, корпусной формы ядра и факела пламени, требуемого для пайки ювелирных изделий, сварки легкоплавких сплавов и других целей. Наконечник №3выполнен с дополнительным инжектированием воздуха из атмосферы, обусловливающим уменьшение потребления первичного воздуха и образование широкого фронта пламени. Этот наконечник рекомендуется при отжиге старой краски, сушке земляных форм в литейном производстве, при низкотемпературном нагреве деталей (250-

Материал основных деталей горелки – латунь ЛС -59-1. Давление горючего газа не ниже 0,001 МПа. Масса горелки 0,74 -0,69 кг.

Сварочные горелки работают на ацетилене и газах-заменителях ацетилена, которые образуют взрывоопасные смеси с кислородом и воздухом, поэтому при обращении со сварочными горелками необходимо предварительно ознакомиться с инструкцией по ее эксплуатации.

Не допускается неисправных горелок, так как это может привести к взрывам и пожарам, а также ожогам газосварщика.

Исправная горелка дает нормальное и устойчивое сварочное пламя. Если горение неровное, пламя гаснет или отрывается от мундштука и происходят обратные удары, необходимо отрегулировать и проверить все узлы горелки.

Для проверки инжектора горелки к кислородному ниппелю подсоединяют рукав от кислородного редуктора, а к корпусу горелки – наконечник. Накидную гайку наконечника затягивают ключом, открывают ацетиленовый вентиль и кислородным редуктором устанавливают необходимое давление кислорода соответственно номеру наконечника. Пускают кислород в горелку, открывая кислородный вентиль. Кислород, проходя через инжектор, создает разрежение в ацетиленовых каналах и ацетиленовом ниппеле, которое можно обнаружить, приставляя палец руки к ацетиленовому ниппелю. При наличии разрежения палец будит присасывать к ниппелю. При отсутствии разрежения необходимо закрыть кислородный вентиль, отвернуть наконечник, вывернуть инжектор и проверить, не засорено ли его отверстие. При засорении необходимо его прочистить, при этом надо проверить так же отверстие смесительной камеры и мундштука. Убедившись в их исправности, повторяют испытания на подсос (разрежение).

Величина подсоса зависит от зазора между концом инжектора и входом в смесительную камеру. Если зазор мал, то разрежение в ацетиленовых каналах будет недостаточным, в этом случае следует несколько вывернуть инжектор из смесительной камеры.

Если горелка исправна, перекрывают вентиля горелки и подсоединяют ацетиленовый рукав, закрепляя его на ниппеле специальным хомутиком. Устанавливают необходимое рабочее давление на кислородном и ацетиленовом редукторах. Вначале немного открывают кислородный вентиль горелки, создавая тем самым разрежение в ацетиленовых каналах. Затем открывают ацетиленовый вентиль и зажигают горючую смесь.

Пламя регулируют ацетиленовым вентилем при полностью открытом кислороде. Если при зажигании пламени возникает хлопок, необходимо проверить, хорошо ли затянута накидная гайка наконечника, достаточно ли давление кислорода и нет ли препятствий для прохождения ацетилена в горелку. При хлопках необходимо сначала перекрыть ацетиленовый, а потом кислородный вентили. Хлопки могут наблюдаться и у исправных горелок после и продолжительной работы при сильном нагреве мундштука горелки. В этом случае горелку необходимо погасить и охладить ее водой. Следует помнить, что отверстие мундштука разрабатывается при частой прочистке его иглой (особенно стальной), а так же при обгорании его в процессе сварки. При чрезмерной разработке мундштук следует заменить.

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.

Инжекторные горелки. Сварочная горелка - основной инструмент при газовой сварке. Наибольшее применение находят инжекторные горелки, работающие на ацетилене низкого и среднего давления (рис. 80, а).

Кислород под давлением поступает по трубке 5 через вентиль 6 в сопло инжектора 3. При истечении кислорода из сопла с большой скоростью создается разрежение в трубке 4, в которую через вентиль 7 засасывается ацетилен. Кислород и ацетилен далее поступают в смесительную камеру 2, где образуют горючую смесь, выходящую из мундштука 1 и дающую при сгорании сварочное пламя. Разрез инжекторного устройства горелки показан на рис. 80, б.

Для нормальной работы инжекторной горелки давление поступающего в нее кислорода должно быть 2-4 кгс/см 2 . Давление ацетилена может быть значительно ниже - от 0,01 до 0,1 кгс/см 2 (от 100 до 1000 мм вод. ст.).

Инжекторные горелки могут работать и при среднем давлении (от 0,1 до 1,5 кгс/см 2) ацетилена. Более высокое давление облегчает работу инжектора и регулирование пламени, однако при слишком высоком давлении приходится сильно прикрывать вентиль горючего газа на горелке, что увеличивает возможность хлопков и обратных ударов пламени. Поэтому при работе от баллона давление ацетилена перед горелкой должно поддерживаться в пределах 0,2-0,5 кгс/см 2 .

Диаметр канала инжектора определяют по формуле

где d u — диаметр канала инжектора, мм; V K — расход кислорода, м 3 /ч; р— давление кислорода, кгс/см 2 .

Пример. Расход кислорода V к = 4 м 3 /ч, давление р=3 кгс/см 2 . Подставляя эти значения в формулу, определяем диаметр канала инжектора

Зная диаметр канала инжектора (d и), определяют диаметр входного канала смесительной камеры (d c м) и выходного канала мундштука (d M) из соотношения

Для нормальной величины подсоса (т. е. разрежения в ацетиленовых каналах) в горелке имеет значение расстояние а между концом сопла инжектора и входом в смесительную камеру (см. рис. 80, а). При увеличении этого расстояния до некоторого предела подсос возрастает, а при уменьшении — падает.

Устойчивое горение пламени при нормальном составе смеси для ацетилено-кислородных горелок и мундштуков обеспечивается при скорости истечения смеси из сопла мундштука в пределах от 50 до 170 м/сек (для мундштуков с диаметром выходного канала d M от 0,6 до 3,5 мм) при этом избыточное давление смеси в трубке перед мундштуком должно быть в пределах 0,03—0,27 кгс/см 2 . При скорости истечения 20—40 м/сек возникают хлопки и обратные удары пламени, а при скорости 140—240 м/сек возможен отрыв пламени от мундштука горелки.

Для лучшего отвода тепла мундштуки изготовляют из теплостойких, высокотеплопроводных материалов - меди М3 или хромистой бронзы Брх0,5 (ЦМТУ3299-53), к которой в меньшей степени прилипают брызги расплавленного металла. Мундштуки горелок малой мощности и имеющие водяное охлаждение изготовляют из латуни ЛC59-1. Для устойчивого горения и правильной формы пламени требуется тщательная обработка поверхности выходного канала мундштука; недопустимы заусенцы, вмятины и другие повреждения, могущие вызвать отрыв, хлопок или обратный удар пламени. Снаружи мундштуки полируют для предупреждения налипания брызг металла.

В соответствии с ГОСТ 1077-69 и 5191-69 инжекторные ацетилено-кислородные сварочные горелки и резаки должны обеспечивать запас ацетилена не менее: горелки - 15%, резаки - 10% от максимального расхода газа.

На рис. 81 показаны инжекторные горелки средней мощности ГС-3 и малой мощности ГС-2. Горелки снабжаются сменным набором наконечников различных номеров, отличающихся расходом газа и предназначенных для сварки металла различной толщины. Номер наконечника подбирается в соответствии с толщиной свариваемого металла (стали) или требуемым удельным расходом ацетилена в дм 3 /ч на 1 мм толщины по данным табл. 9.

Промышленностью выпускались также горелки ГС-53 и «Москва» с характеристикой, аналогичной горелке ГС-3, и горелка «Малютка», соответствующая горелке ГС-2.

Для сварки и наплавки черных и цветных металлов большой толщины, заварки дефектов в крупногабаритных чугунных деталях, нагрева при правке, гибке и выдавливании металла и других подобных работах применяют горелки большой мощности ГС-4.

Они имеют два наконечника: № 8 для металла толщиной 30- 50 мм, на расход ацетилена 2,8-4,5 и кислорода 3,1-5 м 3 1ч, № 9 для толщин 50-100 мм, на расход ацетилена 4,5-7, кислорода 5-8 м 3 /ч. В этих наконечниках инжектор и смесительная камера установлены непосредственно перед мундштуком, а горючий газ подается в инжектор по трубке, расположенной внутри трубки для подачи кислорода. Этим предупреждается нагревание горючего газа и смеси отраженным теплом пламени, что уменьшает возможность обратных ударов и хлопков при работе в тяжелых условиях нагрева. Для работы на пропан-бутане горелка ГС-4 имеет два наконечника с сетчатыми мундштуками на расходы: № 8 - пропан-бутана 1,7-2,7, кислорода 6-9,5 л* 3 /ч; № 9 - пропан-бутана 2,7-4,2, кислорода 9,5-14,7 м 3 /ч.

К рукоятке (стволу) универсальных горелок ГС-3 можно присоединять также наконечники специального типа: многопламенные, для подогрева, паяния и др.

При сварке крупных деталей (например, заварке чугуна с подогревом и др.) применяются специальные теплоустойчивые наконечники НАТ-5-6 и НАТ-5-7, снабженные теплоизоляционной прослойкой из асбеста и экранирующим кожухом из жаростойкой стали Х25Т, отличающейся повышенной теплоустойчивостью и сопротивляемостью окислению при высоких температурах. Такие наконечники могут длительное время выдерживать сильный нагрев, не давая при этом хлопков и обратных ударов пламени. Для этих же работ на Бежицком сталелитейном заводе используются обычные наконечники, но снабженные дополнительной трубкой для подвода к ним охлаждающего воздуха. Такой наконечник № 6 требует для своего охлаждения 90 м 3 /ч воздуха при давлении 5 кгс/см 2 и может работать непрерывно в течение 15-20 мин.

Горелки ГС-2 применяют для сварки металла малых толщин от 0,3 до 4 мм. Эти горелки имеют вес 360-400 г и комплект наконечников № 0; 1; 2 и 3. Для них используют шланги с внутренним диаметром 6 мм.

Техническая характеристика наконечников № 1, 2 и 3 горелок ГС-2 такая же, как у соответствующих номеров наконечников нормальной горелки (см. табл. 9). Наконечник № 0 применяют для сварки металла толщиной от 0,3 до 0,6 мм, он рассчитан на расход ацетилена от 25 до 60 дм 3 /ч, кислорода от 28 до 70 дм 3 /ч, давление кислорода от 0,8 до 4 кгс/см 2 . Диаметры каналов наконечника следующие: инжектора - 0,18 мм, смесительной камеры - 0,6 мм, мундштука - 0,6 мм.

Для сварки, пайки и нагрева металлов очень малой толщины (0,1-0,6 мм) применяют горелки микромощности ГС-1 с наконечниками № 00 и 0. Наконечник № 00, предназначенный для толщин 0,1-0,25 мм, рассчитан на расход ацетилена 10-25 дм 3 /ч, кислорода 13-34 дм 3 /ч. Характеристика наконечника № 0 дана выше.

Безынжекторные горелки. В инжекторных горелках при сильном нагревании мундштука инжектирующее действие струи кислорода, вытекающей из сопла инжектора, ухудшается. В этом случае в инжекторной горелке состав горючей смеси изменяется и в ней появляется избыток кислорода, из-за чего приходится прерывать сварку и охлаждать мундштук.

Более постоянный состав горючей смеси дают безынжекторные горелки, в которые оба газа - кислород и ацетилен - поступают под одинаковым давлением - 0,5 - 1,0 кгс/см 2 . Горелки большой мощности и многопламенные, работающие в тяжелых условиях и при высокой температуре, обычно делаются безынжекторными и снабжаются устройствами для водяного охлаждения мундштука.

Схема безынжекторной горелки изображена на рис. 82, а. Кислород и ацетилен поступают в горелку под равными давлениями, а количество газов регулируют вентилями горелки.

ВНИИАвтогенмаш разработана газосварочная аппаратура, состоящая из постового беспружинного регулятора ДКР, автоматически обеспечивающего равенство рабочих давлений кислорода и ацетилена в безынжекторной горелке ГАР (равного давления). Горелка ГАР укомплектована семью наконечниками, рассчитанными на расход ацетилена от 50 до 2800 дм 3 /ч. Каждый наконечник имеет смесительную камеру с двумя калиброванными отверстиями: боковыми для ацетилена и центральным для кислорода. Кислород и ацетилен поступают в горелку из регулятора под одинаковыми давлениями (рис. 82,6). Регулирующим газом является ацетилен; при изменении давления ацетилена регулятор соответственно изменяет давление кислорода так, что оно всегда остается равным давлению ацетилена, поступающего в горелку. Поэтому состав горючей смеси в горелке остается постоянным.

Для повышения скорости сгорания и температуры пламени в пропан-бутан-кислородных горелках с односопловыми наконечниками применяется дополнительный подогрев и перемешивание газов до выхода их из мундштука. С этой целью в горелках ГЗУ-2-62 и ГЗМ-2-62М, разработанных ВНИИАвтогенмаш, имеются специальный подогреватель и подогревающая камера, располагаемые между трубкой горючей смеси и мундштуком наконечника (рис. 83, а).

Поступающая в мундштук 1 по трубке 5 смесь пропан-бутан-кислород проходит подогреватель 3 и направляется в камеру 2. Часть (5—10%) потока смеси поступает в каналы сопел 4 и образует факелы 6, нагревающие камеру 2. В камере 2 смесь подогревается до 300—360° С и, сгорая на выходе из мундштука 1, образует острое, резко очерченное ядро и факел пламени. Температура пламени в этом случае повышается примерно на 300—330° С. Подогревающие камеры изготовляют из нержавеющей стали IX18H9, так как латунные быстро выходят из строя вследствие выгорания цинка.

Горелками с подогревателями можно выполнять сварку стали толщиной до 5 мм пропан-бутан-кислородным пламенем при всех положениях шва в пространстве, а также сваривать чугун. Вместо пропан-бутана могут использоваться и другие газы-заменители: метан, природный и городской газы. Горелка ГЗУ-2-62 имеет четыре односопловых наконечника (№ 1, 2, 3 и 4) для сварки и три (№ 5, 6 и 7) сетчатых для подогрева. Сетчатые наконечники не имеют подогревателей и подогревающих камер. Горелка ГЗМ-2-62М снабжена только четырьмя односрпловыми наконечниками: № 0, 1, 2 и 3.

Расход газов для наконечников различных номеров составляет (в дм 3 /ч):

Для сварки и наплавки пропан-бутан-кислородным пламенем на Копейском машиностроительном заводе им. С. М. Кирова успешно применяют мундштуки, конструкция которых показана на рис. 83, б. Размеры мундштуков (мм) следующие:

Камерно-вихревые горелки. Для ряда процессов (нагрева, пайки, сварки пластмасс и др.) не требуется высокая температура, даваемая ацетилено-кислородным пламенем. Для этих процессов могут применяться камерно-вихревые горелки, работающие на пропано-воздушной смеси, разработанные и исследованные Ю. И. Некрасовым во ВНИИАвгогенмаше. Эти горелки имеют вместо мундштука камеру сгорания, в которую раздельно подаются пропан и воздух под давлением от 0,5 до 2 кгс/см 2 . Пропан подается в камеру через центральный канал сопла, а воздух, являющийся также вихреобразующим газом, поступает по многозаходным ленточным винтовым каналам, обеспечивающим «закрутку» газовой смеси в камере сгорания. Смесь пропана и воздуха сгорает в камере и выходит через ее концевое сопло с большой скоростью, образуя пламя необходимой температуры. Длина рабочей части пламени в зависимости от расхода газов равна от 5 до 25 мм. Регулируя коэффициент избытка воздуха в смеси от 1 до 4 можно получить пламя с температурой (соответственно) от 1700 до 350° С. Камера сгорания изготовляется из теплостойкой стали.

Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2011.05.31

Стандартным инструментом газосварщика является сварочная горелка, она обеспечивает специальное газосварочное пламя, нагревает и расплавляет металл. Вместе с тем такая горелка должна соответствовать некоторым техническим требованиям, например, обеспечивать бесперебойное устойчивое газосварочное пламя нужной формы, иметь специальную систему регулировки, постоянно устанавливать режим этого пламени, работать без необходимости ремонта длительное время, быть прочной, удобной и безопасной, и соответствовать всем стандартам массы таких горелок. Такие требования зачастую выполняют лишь грамотно сконструированные горелки, которые изготовлены лишь из качественных и надежных материалов.

Для изготовления сварочных горелок используется чаще всего латунь, а для того, чтобы уменьшить массу горелки используют алюминиевые сплавы. Сварочные горелки изготавливают еще и для определенных горючих газов, которые сжигаются в печи вместе с воздухом и кислородом. Для сварочной техники преимущественно используют ацетилено-кислородные горелки, они имеют различную мощность и способны сваривать сталь шириной до 30 мм. Существуют разные виды подобных горелок, некоторые из них вырабатывают большую мощность, которая обеспечивает сварку тонких сталей.

Виды

По конструкции сварочные горелки разделяют на два вида:

• инжекторные с низким давлением;
• безинжекторные с высоким давлением.

Понять к какому виду относится необходимая горелка, можно с помощью наличия инжектора для подсоса горючей смеси. Применять инжектор приходится из-за давления горючего газа, при высоком давлении горючего газа, он способен самостоятельно поступать в горелку, поэтому инжектор не обязателен. Именно поэтому безинжекторные горелки называют горелками высокого давления. В случае, когда давление не слишком велико, используется инжектор для принудительной подачи горючего газа в горелку. Они и носят название горелки низкого давления. Когда давление достигает лишь 0,5 ати, единственным средством станет горелка низкого давления.

Безинжекторные горелки

Учитывая то, что в горелках высокого давления присутствует инжектор, конструкция такого прибора намного проще, чем у горелки с низким давлением. На рисунке показана схема поступления горючей смеси в безинжекторную горелку. Она работает по следующему принципу:

1. Кислород проходит в неё через специальный шланг из резины в вентиль 1, а затем в смеситель 3.
2. В смесителе поток кислорода расходится на маленькие струи и проходит дальше в сопло смешения под номером 4. Таким же образом кислород поступает и через регулировочный вентиль 2.
3. Благодаря смесителю 3 смесь попадает в камеру смешения 5. Увеличение сечения газового потока способствует уменьшению его скорости, поэтому смесь кислорода и газа заканчивает свою циркуляцию и обеспечивает на выходе однородную горючую смесь.
4. Полученная смесь попадает на трубку наконечника 6, а далее через калиброванный канал мундштука 7, который выполнен из красной меди, выходит и тут же сгорает, что и образует горючее сварочное пламя.

Чтобы обеспечить правильное необходимое пламя, этот поток должен выходить из мундштука с точной скоростью, которая равна скорости горения смеси. Если эта скорость меньше нормы, то может произойти переход пламени из мундштука вверх горелки, что грозит взрывом горючей смеси внутри самой горелки. Если же скорость больше необходимой, пламя оторвется от мундштука, удалится от его среза и вскоре затухнет. Определить нужную скорость помогут несколько данных: состав горючей смеси, диаметр выходного канала и конструкция мундштука. Получить постоянную скорость истечения горючей смеси можно, лишь подсчитав все эти величины.

Нормальной скоростью истечения в ацетилено-кислородных горелках считается скорость 70-160 м/с. Для того, чтобы создать нормальную скорость газа на выходе, потребуется давление 0,5-0,7 атмосфер. Давление для ацетилена и кислорода почти одинаково.

Горелки высокого давления предназначены как для ацетилена, так и для метана или водорода. Данные горелки просты в использовании и конструкции, хорошо держат постоянную бесперебойную скорость истечения горючей смеси. Даже при таких плюсах безинжекторные горелки используют редко за счет того, что для них требуется ацетилен достаточного давления, которые редко встречаются на производстве.

Инжекторные горелки

На рисунке слева показано устройство инжекторной горелки. Здесь кислород попадает в вентиль 1, затем в конус инжектора 3 и камеру смешения 5. Выходит из инжектора 4 и стремительно засасывает горючий газ, далее полученная смесь кислорода и газа попадает в трубку наконечника 6 и вырывается через мундштук 7. За счет кислорода, давление становится ниже достаточного атмосферного. При этом оно должно быть беспрерывным и составлять порядка 3,5 атмосфер.

Основным минусом инжекторной горелки является непостоянный состав горючей смеси. Притом, что она способна работать на низких давлениях, её все же используют гораздо чаще, чем горелку высокого давления, ведь на производстве выгоднее работать на низком давлении и этот фактор остается решающим. А вот ацетилен высокого или достаточного давления производится еще не в таких масштабных количествах. К тому же, инжекторная горелка способна работать еще и на высоком давлении, и чем оно больше, тем эффективность её работы больше. Когда давление ацетилена довольно низкое, становятся легко заметны любые незначительные изменения состава горючей смеси из-за влияния нагрева горелки и увеличения сопротивления горючей смеси.

работа с газовой горелкой (есть русские субтитры)

Для того, чтобы работа инжекторной горелки была как можно дешевле, газосварщики постоянно используют универсальные горелки со сменными наконечниками. Такая инжекторная горелка состоит из главной и сменной части, то есть наконечника, который соединяется с помощью накидной гайки с основной постоянной частью ствола горелки. Этот ствол состоит из рукоятки, системы регулировочных вентилей, соединительных ниппелей и труб, а наконечник включает в себя смесительную камеру, трубку наконечника и мундштук.

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.