Устройство газовой горелки и принцип ее работы

Газовые горелки с пьезоподжигом – универсальное и недорогое оборудование на все случаи жизни. Какие горелки на баллончик лучше с практической точки зрения? Как правильно выбрать ручные, портативные, туристические и мини-горелки?

Устройство горелки и ее разновидности

Все отопительные котлы отличаются между собой по типу топлива, которое в них применяется. Самым доступным, конечно же, является газ. Этот вид топлива наиболее распространенный и от него меньше всего отходов горения. При этом уровень КПД достаточно высокий.

А стандартная газовая горелка – это основной элемент в отопительной системе, который осуществляет подачу и розжиг топлива в газовом котле. Именно об устройстве и принципе работы горелки мы подробно поговорим далее.

Как устроена и работает газовая горелка?

Газовая горелка предназначена для того, чтобы подавать горючую смесь вместе с воздухом, далее эти компоненты смешиваются в камере сгорания. Дальнейший процесс заключается в том, чтобы поддерживать равномерное горение топлива.

Принцип работы газовых горелок

Принцип работы газовой горелки заключается в том, что топливо в неё попадает через эжектор. Затем газ смешивается с воздухом и поступает по трубкам к специальным отверстиям. На этом этапе газ поджигается при помощи искры, которая образуется путем подачи электрического импульса

Принцип работы предположительно разделим на такие этапы:

  • подготовка;
  • соединение;
  • горение.

Так, сначала все необходимые составляющие горючей смеси проходят подготовительный процесс. Они набирают определенную скорость, температуру и нужное направление движения частиц. Далее топливо совмещается с воздухом и попадает в камеру сгорания топлива. После этого происходит его возгорание.

Основные конструкционные элементы газовой горелки рассмотрены на схеме, приведенной ниже.

Схема турбированной горелки для газового котла

Турбированные газовые горелки отличаются от инжекторных тем, что воздух подается в камеру горения при помощи турбины с вентилятором. Такие устройства проще регулировать, но от них больше шума. Чтобы избавиться от нежелательных звуков, можно использовать специальные устройства для поглощения звука

Схема работы атмосферной горелки

Инжекционные горелки работают без дополнительной турбины, которая создает давление для пламени. После того как газ смешивается с воздухом, создается достаточное давление для розжига пламени

Что касается возможных поломок горелки и безопасности использования газового оборудования при этом, то производители котлов не забыли учесть этот момент. Так, во всех современных котлах есть дополнительные конструктивные элементы, которые обеспечивают более безопасную работу и автоматическую остановку при поломке горелки или прочих аварийных ситуациях.

Когда некоторые элементы оборудования выходят из строя, то в случае их поломки прибор самостоятельно отключается.

Диоды контроля и розжига пламени

В газовых горелках с электрическим розжигом, есть два специальных элемента, которые предназначены для розжига и контроля пламени. Термопара предназначена для обеспечения подачи газа, если она будет неисправна, то могут быть перебои в подаче топлива или затухание пламени после розжига. Второй элемент – пьезоэлемент, он подает искру для розжига. Если ваш котел не загорается или тухнет, то причина может быть в неисправности термопары или пьезоэлемента

Есть модели, в которых розжиг происходит путём подачи искры от электрического пьезоэлемента. Но и в таких котлах также есть составляющие элементы, которые способны обеспечить безопасность использования оборудования в случае поломки газовой горелки или при прочих неисправностях.

Чтобы при розжиге горелки не возникали проблемы, важно своевременно проводить ТО. Обязательную проверку и обслуживание газового котла необходимо выполнять перед отопительным сезоном, но не реже чем один раз в год.

Основные виды горелок для газового котла

Для максимальной эффективности работы отопительной системы в частном доме в газовый котел устанавливают горелку. Подобное оборудование облегчает регулирование процессов горения в системе. Вследствие этого топливо равномерно сгорает.

Горелки по принципу работы делят на:

  • инжекционные;
  • турбированные;
  • комбинированные.

Инжекторный (инжекционный) тип газовых горелок – составная часть газового котла. Она работает таким образом, что воздух проникает в рабочую зону путем инжекции. Чтобы равномерно поддерживать процесс горения, окислитель поступает в резервуар под определенным давлением и смешивается с газообразным топливом.

Этот тип прибора предназначен исключительно для работы с природным газом. Для другого типа газа, например, сжиженного, необходимо устанавливать дополнительные элементы.

Принцип работы газовой горелки

Газовая горелка предназначена для того, чтобы обеспечить подачу газа и его розжига, для дальнейшего нагрева теплообменного оборудования, которое передает тепло дальше по отопительной системе. Газовые горелки бывают нескольких видов: инжекционные и турбированные (работают за счет вентилятора)

Второй тип горелок (турбированный) работает по другому принципу. Здесь воздух поступает в рабочую зону и смешивается с горючим топливом при помощи вентилятора. Благодаря системе управления можно регулировать скорость вращения лопастей, тем самым регулировать подачу окислителя. Такое устройство позволяет качественно повысить КПД котла.

Несмотря на шум, который доносится от вентилятора, такие приборы довольно эффективны, а нежелательные звуки можно устранить путем установки дополнительных шумоподавляющих приспособлений. Они более производительные. Но, как известно, турбины часто выходят из строя при несоблюдении правил эксплуатации.

Но, есть и горелки комбинированного типа. Они также предназначены для котлов и работают не только на газу, но и на других видах топлива. Для таких систем отопления не нужны дополнительные конструктивные элементы, так как они установлены изначально. Эти виды оборудования стоят намного дороже.

Также горелки разделяют на промышленные и бытовые. Разницы между их принципом работы практически нет.

Газовые котлы для промышленных целей

Для промышленных целей используют котлы повышенной мощности. Такое оборудование не только гораздо больше, чем бытовой прибор, но и потребление топлива будет значительно выше

Но, несмотря на различия в устройстве газовых горелок, все они предназначены для качественного сжигания топлива.

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:

  • Инжекторные горелки характеризуются особой подачей кислорода к месту возникновения пламени.
  • Жидкостные модели, работающие не на газе, а на парах керосина или бензина.
  • Универсальные приборы, которые годятся и для сварки, и для резки металла.
  • Специализированные модели, выполненные для одной конкретной операции.
  • Многопламенные горелки со специальными потоками пламени.
  • Устройства с ручным или машинным управлением.
  • Горелки с разной мощностью: малого, среднего и высокого уровня.

Устройство и принцип работы

Газовые горелки – аппараты, различающиеся конструктивно и по направлениям применимости, но общее у них одно – функционируют они от газа. Газовые горелки на баллончик, с пьезоподжигом – компактные изделия, обеспечивающие регулировку формы, мощности и температуры пламени. Эти портативные, заправляемые конструкции, работающие от тубы небольшого объёма, наполненной газовым составом, не стоит путать с более крупными, промышленными сварочными аппаратами, функционирующими от объёмных баллонов с природным газом.

Используя небольшую горелку, можно оперативно зажечь мангал, нагреть на холоде элементы металлоконструкции, расплавить детали из пластика.

Температуры огня (до +1300°С) вполне хватит для пайки металлоконструкций.

Пламя горелки зачастую требуется и в быту, и во время походов, и для производства лёгких монтажных операций. В этом контексте особенно популярна туристическая сфера их применения, например, для разжигания костра, разогрева консервов.

Горелки устроены так, что они не засоряются, не нуждаются в прогреве, не накапливают запахов. Обладая обширным функционалом, они имеют весьма широкий спектр применения.

Конструктивно эти устройства различны – от элементарных изделий до сложных механизмов, оснащаемых особыми воздуховодами и пьезоэлементами. Различают несколько их видов:

  • портативные плиты;
  • настольные плиты;
  • горелки.

Первые – аппараты, включающие картридж с газовым составом, особую насадку, закрепляемую прямо на газовой емкости или с помощью шлангов-переходников.

Особенность верха устройства состоит в том, что на него можно устанавливать ёмкости определенных размеров.

Вторые – агрегаты с просторной, горизонтально расположенной варочной частью. Баллончик устанавливается в корпусе, где и крепится цанговым захватом. Такие изделия предусматривают подключение и к обычным баллонам посредством специальных адаптеров и переходников.

Третий вид изделий производится в виде насадок, надеваемых на баллончик, или же минигорелок со встроенными небольшими газовыми ёмкостями.

Простейшая конструкция может быть описана так – рассекатель газовой струи с регулятором мощности крепится к газовому баллончику, выступающему и в качестве подставки. При этом устройство компактно, имеет небольшой вес и стоит недорого.

Существуют и усложнённые изделия, предусматривающие складывающиеся опоры и шланги с вентилями. По габаритам и весу они больше, но более устойчивы.

Большая часть производимых моделей оснащается пьезоподжигом, обеспечивающим автоподжег топлива. Функция удобная и практичная, но в определённой мере достаточно уязвимая, требующая правильной эксплуатации устройства.

Поэтому функцию зажигания следует дублировать.

Большинство бытовых изделий принадлежат к категории инжекционных устройств, в которых для поддержания огня воздух подсасывается в горелку натуральным образом. Внутри устройства, в особой его камере, топливо перемешивается с воздухом, а после появления искры смесь воспламеняется. Такие инжекторы способствуют повышению продуктивности и снижению расхода горючего. Насадки могут быть кольцевыми, щелевыми или трубчатыми.

К плюсам горелок относят:

  • надежность и конструктивную простоту;
  • экономичность;
  • удобство переноски;
  • длительный срок эксплуатации;
  • экологичность;
  • возможность готовки пищи там, где запрещается разведение костров.

Недостатки:

  • сложности с утилизацией баллонов;
  • ненадёжная работа в зимний период.

С инжектором или без: как это работает?

Существует два вида газовых горелок. Рассмотрим подробно каждый из них.

Горелки без инжектора

виды газовых горелокУстройство инжекторной и безинжекторной горелки.

Эти газовые горелки работают на высоком давлении, имеют относительно простую конструкцию и чрезвычайно эффективны в использовании.

Вот в каком алгоритме происходит их функционирование:

  • Поступление необходимого кислорода из воздуха происходит через специальные резиновые щели и вентиль, после чего поступает в смеситель.
  • Функция смесителя – деление общего потока на мелкие струи, которые поступают в сопло. Таким же образом поток поступает в специальный вентиль.
  • Смешивание газа с кислородом происходит с помощью циркуляции, чтобы быть на выходе максимально однородной.
  • Мундштук на наконечнике обычно выполнен из долговечного металла – к примеру, меди. Смесь, нагретая до очень высокой температуры, выходит именно через него. Температура на выходе будет даже выше, чем температура плавления металлов.

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:

  • состав горючей смеси;
  • диаметр внутренней стенки сопла;
  • техническое устройство мундштука.

Средняя скорость находится в пределах 70 – 150 м/сек.

Горелки с инжектором

В качестве горючих газов используются метан, кислород или ацетилен, которые закачиваются в смеситель с помощью инжектора. Это и есть технологическая особенность инжекторного семейства сварочных горелок.

Вот как работает конструкция с инжектором:

  • Горючий газ закачивается в смесительную камеру инжектором.
  • Кислород поступает из баллона туда же.
  • После поступления в смеситель газ смешивается с кислородом воздуха.
  • Полученная смесь поступает по трубе в мундштук.
  • Давление газа из мундштука должно быть, как минимум 3,5 атмосферы.

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 устроена газовая горелка

Самыми распространёнными типами котловых горелок являются диффузионные, инжекционные, фитильные и комбинированные.

Первые модификации выполняют забор воздушных масс из окружающего пространства, который попадает в горелочное устройство за счет диффузии без поступления первичных потоков воздуха.

Процесс перемешивания происходит за пределами диффузионной горелки, то есть они работают по принципу газовой плиты. По конструкции это труба с просверленными отверстиями. Промежуток между отверстиями подбирают расчетным путем по скорости распределения огня от одного техотверстия к другому.

В конструкции инжекционных горелок вмонтирован инжектор — устройство подсасывающее воздух из топочной или котельного зала в рабочую полость горелки.

Немаловажная характеристика такой модификации аппаратов — коэффициент инжекции, который определяется как отношение объема воздуха, способного затягиваться горелкой к объему полного воздуха, необходимого для полноты сгорания топливовоздушной смеси.

Например, в случае, когда для полного сжигания 1 м3 газового топлива в инжекционной горелке требуется 8 м3 воздуха, а первичный воздушный объем равен 4 м3, то коэффициент инжекции будет равен: 4/8 = 0,5.

Устройство газовой горелки с принудительной воздухоподачей, выполнено таким образом, что воздух, нужный для процесса горения, поступает в камеру смешения при помощи дутьевого вентилятора. При этом газовоздушная смесь начинает образовываться в аппарате, а завершаются в топке котла и горит в коротком и не светящемся пламени.

Такие модификации зачастую называются двухпроводными или смесительными. Наиболее часто они работают на низком давлении как магистрального газа, так и системы воздухоподачи. Очень редко, такие конструкции рассчитываются для работы при среднем давлении в газовой магистрали.

Такая модификация горелочных конструкций предназначается для монтирования в топках котлоагрегатов, имеющий небольшой его объемом. Магистральный газ с давлением до 1400 Па следует в распылительное сопло и истекает из него через 8 отверстий Д= 4-5 мм.

Отверстия в такой конструкции располагают под углом 30 градусов к горелочной оси. В корпусе выполнены специализированные лопатки, закручивающие поток воздуха.

Поэтому, создает хорошую газовоздушную смесь, закручиваясь тонкими струйками с воздухом. Конструкция оборудована керамическим тоннелем с запальным отверстием.

Как работать с газовой горелкой в процессе сварки?

схема горелкиЧертеж горелки для 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.

Этапы в действиях:

  • Прежде всего – самая тщательная зачистка поверхностей соединяемых заготовок: ни грамма ржавчины или любого загрязнения. Чистим хорошенько – не тряпочкой, а металлической щеткой и насадками на шлифовальном аппарате.
  • Обезжириваем те же поверхности для последующего плотного прилегания металла к металлу.
  • Активация газовой горелки с одновременным запуском системы подачи проволоки электрода для старта главного процесса сварки.
  • Установка оптимальной скорости подачи проволоки, которая обусловлена природой металлов другими входными факторами.

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.

Как только сварка произведена, вентиль баллона с ацетиленом перекрывается. Кислородный кран отключается только вторым. Такой порядок отключения нужно соблюдать в обязательном порядке. В противном случае пламя может ударить прямо в ацетиленовый шланг, что может вызвать взрыв.

Если делать все правильно, все риски оправдываются: шов получается надежным и долговечным.

https://youtu.be/Rz1zG_fjkAU

4

Преимущества и недостатки

Газовые горелки для отопительных котлов имеют свои положительные и негативные стороны. В числе преимуществ можно отметить следующее:

  • Составные элементы газовой горелкиконструкция прибора очень проста, поэтому в эксплуатации с ней проблем не будет;
  • мероприятия по подготовке не особо сложные;
  • можно добиться высоких показателей мощности;
  • пламя можно регулировать;
  • приборы не потребуется чистить;
  • элементы горелки дополнительно обслуживать не нужно, после сгорания топлива нагар не остается;
  • малая себестоимость.

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.

Принцип работы комбинированных горелок

Комбинированные горелки — это наиболее совершенные устройства, используются только в агрегатах большой мощности и энергетических котлах, когда по технологии необходимо сжигать несколько видов энергетического топлива.

Они устанавливаются в случаях, когда имеется нестабильные поставки какого-то одного вида топлива:

  • имеются перебои в подаче магистрального газа либо транспортировка его осуществляется потребителям с низким давлением, и требуются срочно выполнить перевод котла на резервное топливо;
  • низкое потребительское качество газа, не способно обеспечить нужный температурный режим;
  • при ночном графике подачи газа в энергоустановке, когда существует режим ночного выравнивания суточного газопотребления в районе размещения источника тепловой энергии.

Различают несколько видов комбинированных горелок: газомазутные и газоугольные. Первые получили наибольшее распространение и, как правило, выпускаются с принудительной воздухоподачей как для среднего, так и высокого давления газа. Установка таких комбинированных аппаратов обеспечивает наибольший эффект, чем параллельная эксплуатация газовых и мазутных форсунок либо газовых и пылеугольных устройств в отдельности.

Такие модификации универсальных горелок устанавливаются по требованиям надежной и бесперебойной эксплуатации мощных промышленных или энергетических котельных, в которых остановка выработки тепловой энергии недопустима.

Рекомендации по хранению и разборке

Все газовые приборы требуют бережного обращения и соблюдения правил безопасной эксплуатации. Поэтому не рекомендуется самовольно устранять неисправности или выполнять разборку горелки и самого газового котла.

Для того чтобы избежать аварийных ситуаций, а также для обеспечения правильной и эффективной работы устройства, лучше всего обратиться в газовую компанию, с которой у вас заключен договор на ТО. Вызов специалиста будет самым разумным решением, ведь цена вашей жизни и жизни окружающих людей, намного выше, чем обращение к специалисту.

Что касается хранения бытовых газовых горелок, так тут все просто. Их необходимо хранить в сухом и проветриваемом помещении, чтобы избежать коррозии металлических частей.

Отсутствие ржавчины в котле

Убедитесь, что внутри отопительной системы вашего котла отсутствует влага, если выходы будут ржавыми, то, скорее всего, влага присутствует. Если вы планируете оставить газовый котел на зиму в гараже или другом, неотапливаемом помещении, тогда позаботьтесь, чтобы эти входы не были закрыты.Что нужно для естественного испарения воды

Для хранения самого котла, необходимо убедится, что на выходах для подключения труб отопления отсутствуют заглушки.

Также нужно удостовериться, что внутри отсутствует вода. Если не слить воду, то резервуар поржавеет и котел будет непригоден к использованию.

Где применяются ручные горелки на газу?

Газовая сварка широко применяется в местах, где отсутствует электроснабжение. Ее используют для прокладки небольших участков трубопроводов, ремонте конструкций мостов, железнодорожных вагонов, различной сельскохозяйственной техники.

Газовая сварка используется на производстве для сварки алюминия и подварке чугунного литья, обрезке прибылей и разделке дефектов.

Ссылки по теме

К списку статей

Комментарии

Нет ни одного комментария

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...