Газовая горелка для кузнечного горна своими руками

Как оснастить горелкой самодельный газовый горн

Закрытый кузнечный горн на газе своими руками – наиболее часто встречающееся техническое решение для небольшой кузницы в домашнем хозяйстве.

Наличие магистрального газопровода – не редкость в современных домах, а простота регулирования параметров пропановой смеси в сочетании с высокой теплотворностью газа предопределяют соответствующую эффективность нагрева металла под ковку.

Ключевым элементом газового горна является правильный выбор (а иногда и изготовление) топливосжигающего устройства — горелки.

Виды горелок, применяемых для сжигания газа

С выбором оптимального исполнения горелки горна связаны вопросы величины угара металла во время нагрева под ковку, интенсивность поверхностного окалинообразования, а также суммарное потребление газа. Для горнов закрытого типа требуются горелки короткого пламени, которые обеспечивают быстрое и интенсивное перемешивание горючей смеси. Именно тогда КПД будет максимальным, а удаление продуктов сгорания из рабочей камеры горна – равномерным и эффективным.

Таким образом, газовая горелка должна обеспечивать:

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

Чертежи газовых горелок

Чертеж газовой горелки

Чертеж горелки для кузнечного горна

Эскиз для самодельной газовой горелки

Таким образом, для сжигания пропана (из баллона или газопровода) применяются:

• Инжекторные горелки, обеспечивающие самозасасывание газа. При своей простоте они отличаются низкой экономичностью, поскольку допускают регулировку соотношения компонентов для сравнительно небольшого диапазона значений. Относительно горна, изготовленного своими руками, 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 здесь происходит довольно интенсивно, но и потери давления из-за завихрений также велики. Это сказывается на неравномерности количества подаваемого в горн воздуха, причём оно наибольшее там, где происходит контакт нагреваемого металла с подом горна. Соответственно, возрастают угар и образование окалины. Положительное качество тангенциальных горелок – их простота и надёжность;
• Вихревые горелки, где для перемешивания потоков используются направляющие спиральные пластины. В таких вариантах полное смешивание происходит только в устье, поэтому регулирование работой в данном случае – наилучшее, а потери давления практически отсутствуют. Некоторым недостатком считается конструктивная сложность, из-за чего даже при наличии чертежей изготовить вихревую горелку для горна в условиях домашней мастерской очень трудоёмко;
• Комбинированные горелки, которые сочетают в себе тангенциальный и прямоточный подвод. Регулируемость горючей смеси – наилучшая, поскольку изменением количества подаваемого между внутренним и внешним каналами воздуха можно регулировать длину факела в горне и, следовательно, управлять временем нагрева заготовок под ковку. Недостаток таких исполнений – большие габариты, что для малых горнов может оказаться неприемлемым. Также в минус можно поставить техническую сложность изготовления горелки с двойным потоком.

Изготовление и установка горелки в закрытый газовый горн

Рассмотрим два варианта – смастерить горелку «с нуля», используя рекомендации домашних мастеров с опытом, либо применить готовую конструкцию, приспособив/видоизменив некоторые её характеристики. Необходимо отметить, что в первом случае следует обладать весьма высокой квалификацией, а также иметь опыт настройки и, как минимум, ремонта подобных устройств. Иначе дело может окончиться взрывом, ожогами, и прочими неприятностями.

Проще всего для горна изготовить шаровую горелку, которая относится к группе топливосжигающих узлов с тангенциальным подводом факела к рабочему пространству горна. Такая горелка состоит из следующих деталей:

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

Для изготовления такой 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 выполнять из жаропрочной стали, при этом сварку необходимо производить под флюсом или используя инертный газ. Как воздухо- и газоподводящие трубы можно использовать рукава высокого давления, диаметры которых будут соответствовать присоединительным размерам корпуса. Необходимы также фиксирующие хомуты и качественные уплотнения из бензомаслостойкой высокотемпературной резины. Все остальные элементы соединяются при помощи резьбы.

Горн с самодельной газовой горелкой

На некоторых сайтах встречаются рекомендации по изготовлению корпуса горелки способом вальцовки трубчатой заготовки. Но при больших давлениях струи пластическое упрочнение материала может привести к возникновению зон внутренних напряжений, которые при пуске горелки часто становятся причиной трещинообразования металла корпуса.

Вариант с установкой горелки от б/у газовой плиты значительно проще. Предварительно потребуется определить затраты топлива, необходимые для быстрого нагрева металла под ковку. Подбирая готовую конструкцию, устанавливают мощность основного 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 следующий:

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

Установку горелки в горн для ковки своими руками производят следующим образом. Вначале в подготовленное футеровочное отверстие вставляют 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, после чего производят пробный пуск газа от баллона или стационарной сети. Все работы необходимо проводить при хорошо проветриваемом помещении. При малейшем запахе газа установочные работы прекращают, и выясняют источник вероятных утечек.