Газовая горелка для кузнечного горна своими руками

Закрытые кузнечные горны на газе своими руками являются распространенным техническим решением для небольшой кузницы в домашней мастерской. Наличие магистрального газопровода — это не редкость в современных домах. Пропановую смесь легко регулировать по параметрам. В сочетании с высокой теплотворностью газа предопределяют высокую эффективность нагрева металла во время ковки.

Ключевым элементом такого горна является правильный выбор (и изготовление) топливосжигающего устройства — горелки.

Виды горелок, применяемых для сжигания газа

Оптимальное устройство горелки важно, поскольку от этого будет зависеть количество угара металла при нагреве под ковку, интенсивность поверхностного окалинообразования и суммарное потребление газа. Для закрытых горнов требуются горелки короткого пламени, обеспечивающие быстрое и интенсивное перемешивание горючей смеси. Так КПД будет максимальным, а удаление продуктов сгорания из рабочей камеры будет равномерным и эффективным.

Таким образом, газовая горелка обеспечивает:

1. Большой угол наклона готовой газовоздушной смеси при входе в рабочее пространство горна.
2. Высокую скорость выхода струи при малой высоте и большой ширине.
3. Безопасность поджига газа.
4. Устойчивость процесса горения.
5. Нечувствительность к повышенной влажности внутри горна.
6. Безопасность при «обратном ударе», когда внезапное изменение направления тяги может погасить факел, что сразу приведет к взрыву в горне горючей смеси.

Чертежи газовых горелок:

Чертеж газовой горелки

Чертеж горелки для кузнечного горна

Эскиз для самодельной газовой горелки

Для сжигания пропана (из баллона или газопровода) применяют:

• Инжекторные горелки, обеспечивающие самовсасывание газа. Они простые, но отличаются низкой экономичностью. Есть регулировка соотношения компонентов для сравнительно небольшого диапазона значений. Относительно горна, изготовленного собственноручно, это чаще всего приводит к необходимости работать с недостатком воздуха.
• Горелки тангенциального типа (осеструйные), когда газ течёт вдоль оси, а воздушный поток — по касательной к корпусу смесителя. Смешивание происходит довольно интенсивно, но и потери давления из-за завихрений тоже велики. Это сказывается на неравномерности количества подаваемого воздуха, причём оно наибольшее там, где происходит контакт нагреваемого металла с подом горна. Из-за этого возрастает угар и образование окалины. Положительное качество тангенциальных горелок — простота и надёжность.
• Вихревые горелки, где для перемешивания потоков используются направляющие спиральные пластины. В подобных вариантах полное смешивание достигается только в устье, поэтому регулирование работой в данном случае наилучший способ, а потери давления почти отсутствуют. Недостатком считается конструктивная сложность, из-за чего даже при наличии чертежей изготовить горелку для горна в условиях домашней мастерской очень сложно.
• Комбинированные горелки, сочетающие в себе тангенциальный и прямоточный подвод. Регулируемость смеси — наилучшая, поскольку изменением количества подаваемого между внутренним и внешним каналами воздуха регулируется длиной факела в горне и, следовательно, управляется временем нагрева заготовок под ковку. Недостаток подобных исполнений — большие габариты, что для малых горнов может быть неприемлемым. В минусы можно записать техническую сложность изготовления горелки с двойным потоком.

Изготовление и установка горелки в закрытый газовый горн

Рассмотрим два варианта — сделать горелку «с нуля», используя рекомендации мастеров с опытом, либо применить готовую конструкцию, подогнав ее некоторые характеристики. нужно отметить, что в первом случае следует иметь хорошие навыки и опыт настройки как минимум, ремонта подобных устройств. Иначе дело может кончиться взрывом, ожогами, и другими неприятностями.

Проще всего будет изготовить шаровую горелку, которая относится к группе топливосжигающих узлов с тангенциальным подводом факела к рабочему пространству. Горелка состоит из таких деталей:

1. Конфузионного раструба из жаропрочной из стали типа Х18Н9Т.
2. Стального трубчатого корпуса, имеющего форму двойного усеченного конуса.
3. Газоподводящей головки.
4. Воздухоподводящей головки.
5. Устья.
6. Регуляторов количества газовоздушной смеси.

Для изготовления подобной горелки необходимы: трубы на 1,5 дюйма, листовая заготовка толщиной не менее 1,2 мм под конфузор, два штуцера и три фланца – под соединение элементов. Сварную конструкцию лучше сделать из жаропрочной стали, при этом сварку необходимо производить под флюсом или используя инертный газ. Как воздухо- и газоподводящие трубы можно использовать рукава высокого давления, диаметром, соответствующим присоединительным размерам корпуса. Необходимы фиксирующие хомуты и качественные уплотнения из бензомаслостойкой высокотемпературной резины. Все остальные элементы соединяются с помощью резьбы.

Горн с самодельной газовой горелкой

На некоторых сайтах встречаются рекомендации по изготовлению корпуса горелки методом вальцовки трубчатой заготовки. При больших давлениях струи, пластическое упрочнение материала может привести к возникновению зон внутренних напряжений, которые при пуске горелки становятся причиной появления трещин в металлическом корпусе.

Вариант с установкой горелки от газовой плиты значительно проще. Предварительно нужно определить затраты топлива для быстрого нагрева металла под ковку. Подбирая готовую конструкцию, устанавливают мощность главного агрегата (котла, плиты и т.п.), для которого устройство применялось. Произведение этого значения на КПД (для газа это 0,89-0,93) даёт искомое значение мощности W.

Немного сложнее установить расход газа Т. Алгоритм расчёта такой:

• Выясняется теплотворная способность топлива Q (для пропана можно принять 3600 кДж/м3);
• Используя формулу Т = 3,6W/Q, определяется расход.
• По результатам расчёта подбирается необходимая запорно-регулирующая арматура: клапаны, тройники, уплотнительные кольца и т.д.

Установку горелки в горн для ковки производят следующим образом. Вначале в подготовленное футеровочное отверстие вставляется конфузор, к нему через листовую прокладку из жаропрочной стали присоединяют устье горелки. К нему прикрепляют само изделие, и ввинчивают трубки для подачи воздуха и газа. Проверяют эффективность действия регуляторов, затем производят пробный пуск газа от баллона или стационарной сети. Все работы нужно проводить при хорошо проветриваемом помещении. При малейшем запахе газа установочные работы следует прекратить и выяснить источник утечки.

Заключение

Простую газовую горелку можно сделать своими руками. Однако следует строго соблюдать технику безопасности. В противном случае можно пострадать. Получить ожоги и травмы. Если у вас нет опыта в ремонте или сборке подобных устройств, изготавливать горелку собственноручно не рекомендуется. Лучше просто купить готовое изделие.