Chalumeau à gaz. Installation de chalumeaux à souder. Principe de fonctionnement d'un brûleur à injection Dessin d'un brûleur à injection

09.03.2020

Torches pour le soudage au gaz.

Pour obtenir la flamme de soudage nécessaire au travail des métaux, une torche est utilisée. Avec son aide, vous pouvez contrôler la puissance et le volume de la flamme dans les limites établies. Malgré toute la simplicité extérieure du produit, la torche est un élément complexe et important en soudage.

La figure n°1 montre la flamme d'un brûleur à gaz avec des indicateurs de température.

Selon leur conception, les torches de soudage au gaz sont divisées en :

injection;
non-injecteur.

Selon le carburant utilisé :

acétylène;
pour d'autres gaz et combustibles liquides.

L'ordre d'utilisation peut être :

manuel,
par machine.

Torches avec et sans injecteur pour le soudage au gaz.

La présence structurelle d'une pompe à jet dans le brûleur est déterminée par le niveau de pression auquel le carburant lui est fourni. S'il est élevé, aucune injection supplémentaire n'est nécessaire ; le carburant est fourni par ses propres moyens. À basse pression, plus de gaz est nécessaire, c'est pourquoi une alimentation forcée à l'aide d'un injecteur est utilisée. Pour créer une flamme de soudage, vous devez obtenir un mélange d'oxygène et de carburant de haute qualité dans la chambre de mélange de la torche.

Un brûleur sans injecteur a une conception plus simple. Le carburant et l'oxygène sont fournis simultanément au mélangeur à l'aide d'un système d'alimentation composé de tuyaux, du nombre requis de robinets (vannes) et de raccords. Un mélange homogène se forme dans le mélangeur.

Le mélange homogène s'écoule à travers le tube jusqu'à l'embout, s'enflamme et crée une flamme pour le soudage. Pour que le processus de combustion réponde aux exigences nécessaires, la pression avec laquelle le mélange est fourni par l'embout buccal doit être dans des limites strictement définies. Si la vitesse est supérieure à celle réglée, la flamme, s'éloignant de la coupure du brûleur, s'éteindra. S'il est inférieur, le mélange pénétrant à l'intérieur du brûleur y explosera. La vitesse d'alimentation du mélange inflammable (acétylène-oxygène) varie de 70 à 160 m/sec, elle dépend du type d'embout buccal, de la taille du canal et de la composition en pourcentage du mélange.

Les brûleurs haute pression peuvent utiliser de l'hydrogène ou du méthane. Il est facile à utiliser et à configurer. Mais, comparés aux brûleurs à injection basse pression, ils sont beaucoup moins utilisés.

Fonctionnement du brûleur basse pression.

L'oxygène sous haute pression (environ 4 atmosphères) pénètre dans le brûleur par un système d'alimentation constitué d'un mamelon et d'une vanne de réglage. Traverse l'injecteur à grande vitesse. Sous l'influence d'un flux d'oxygène, une pression inférieure à la pression atmosphérique est créée dans la chambre de la pompe à jet et des gaz inflammables sont aspirés. Il entre par le mamelon et la valve dans la chambre de l'injecteur, puis dans la chambre de mélange, se connecte à l'oxygène et s'écoule à travers le canal jusqu'à l'embout buccal à une vitesse dans des limites strictes.

La consommation d’oxygène ne change pas, elle n’est pas affectée par des facteurs externes, contrairement à la consommation du gaz utilisé. Une augmentation de la température de l'embout buccal et de la pointe du brûleur, un changement de pression et une augmentation de la résistance augmentent la consommation d'acétylène.

Autres types de brûleurs.

Dans certaines industries, des chalumeaux à gaz fonctionnant avec des combustibles liquides tels que l'essence ou le kérosène ont été utilisés. Le principe repose sur la pulvérisation d'un mélange kérosène-oxygène et l'évaporation de fines gouttelettes de carburant issues du chauffage de l'embout buccal.

Pour un fonctionnement sans problème, les brûleurs actuellement utilisés doivent répondre aux exigences de sécurité suivantes :

la flamme de soudage doit avoir une certaine forme ;
ajuster la flamme dans les limites requises ;
résistance aux influences extérieures et sécurité de fonctionnement ;
facilité d'utilisation.

Un chalumeau à gaz de soudage est une conception spécialisée dans laquelle un gaz inflammable ou une vapeur d'un liquide spécial est mélangé à l'oxygène de l'environnement. Grâce à cela, une flamme de soudage stable de la puissance requise se produit. En principe, il est généralement admis que cet équipement est l'un des principaux outils de travail d'une soudeuse à gaz.

Il existe de nombreux types de torches à souder. Malgré le fait que le principe de leur fonctionnement soit à peu près le même, ils peuvent présenter un certain nombre de caractéristiques :

Conceptions avec et sans injecteur - elles diffèrent les unes des autres par la technologie d'alimentation en oxygène de la zone de combustion ;
Gaz ou liquide. Dans le premier, un gaz inflammable spécial est utilisé pour obtenir une flamme à la température requise, tandis que le second fonctionne à l'essence ou à la vapeur de kérosène ;
Spécialisés ou universels, ces derniers peuvent être utilisés pour tout travail lié à la découpe ou au soudage du métal ;
Les mono-flammes et multi-flammes se différencient en fonction du débit de la flamme alimentée ;
Machine et manuel ;
Les torches de soudage à gaz peuvent être classées selon leur puissance : faible, moyenne, élevée.

Principe de fonctionnement du fonctionnement sans injection

Si la torche de soudage fonctionne à haute pression et dispose d'un injecteur, sa conception sera alors beaucoup plus simple par rapport à une conception où la pression est beaucoup plus faible. La technologie de son fonctionnement est la suivante :

L'oxygène y pénètre par des cols spéciaux en caoutchouc, passant par la vanne, puis est envoyé au mélangeur ;
Dans le mélangeur, tout le flux est divisé en plusieurs petits jets et dirigé vers la buse du mélangeur. Grâce à la même technologie, il est envoyé vers une vanne spéciale ;
Le mélange obtenu dans les torches de soudage MIG-MAG traverse un flux de gaz de section importante, où se termine la circulation, et à la sortie il s'avère le plus homogène ;
Sur le tube de pointe se trouve un embout buccal en cuivre durable et non oxydant. Le mélange à la sortie brûlera immédiatement complètement et la température sera assez élevée, ce qui sera nettement plus élevé que le point de fusion du métal.

Pour qu'une torche soit destinée au soudage au gaz, le flux de gaz doit sortir uniformément à la vitesse réglée la plus précisément possible et le mélange doit brûler complètement. Si la vitesse de sortie du gaz est faible, la flamme peut se déplacer vers la partie supérieure du brûleur - ceci est assez dangereux, car une explosion de ce mélange se produit souvent à l'intérieur du brûleur.

Si la vitesse est trop élevée, la flamme va se détacher de l'embout buccal et s'éloigner de plus en plus de la coupe, ce qui finira par conduire à son atténuation. Pour déterminer la vitesse requise, il est nécessaire de prendre en compte plusieurs données importantes : de quoi est constitué le mélange combustible, quel est le diamètre intérieur de la buse, comment est conçu l'embout. Il n'est possible de calculer le débit d'alimentation correct en carburant que si toutes ces données sont connues.

La valeur moyenne est considérée comme comprise entre 70 et 160 m/s. Afin d'atteindre finalement une vitesse de sortie appropriée, il sera nécessaire de créer une pression de l'ordre de 0,5 atmosphère, et la pression du gaz ou de la vapeur et de l'oxygène sera approximativement la même.

Brûleurs à injection

La conception de la torche de soudage implique l'utilisation d'acétylène, d'hydrogène ou de méthane comme combustible, et elle est très simple à utiliser. Le principe de fonctionnement est le suivant : l'oxygène de la bouteille entre par une vanne spéciale, en passant par le cône de l'injecteur, et pénètre dans la chambre de mélange. Un gaz inflammable est pompé à travers l'injecteur et intensément mélangé à de l'oxygène. Après cela, le mélange formé est envoyé à travers le tube d'embout dans l'embout buccal. Grâce en grande partie à l'oxygène, la pression du gaz s'échappant de l'embout buccal devient nettement inférieure à la pression atmosphérique.

Cependant, pour une combustion de qualité et l'obtention d'une température normale, elle doit être d'au moins 3,5 atmosphères. Il est à noter que le brûleur à injection présente un inconvénient très sérieux : la composition du mélange combustible reste variable, ce qui ne permet pas une combustion de qualité et constante.

Malgré le fait que ce produit fonctionne à basse pression, il est utilisé beaucoup plus souvent que les conceptions conçues pour haute pression. La structure de ce produit est un peu plus compliquée, car elle contient une unité de refroidissement spéciale pour la torche de soudage. Le fait est qu'une basse pression provoque un échauffement assez important de la buse et d'autres éléments. L'essentiel ici est d'éviter que la chambre dans laquelle se forme le mélange inflammable ne surchauffe et n'explose.

Caractéristiques des travaux de soudage à l'aide d'un chalumeau à gaz

Tout d'abord, les chalumeaux à gaz se distinguent par le fait qu'ils sont parfaits pour les travaux de soudage semi-automatiques ou automatiques, lorsque le fil de soudage est alimenté sans l'aide des mains, ce qui facilite grandement le processus technologique.

Grâce au soudage automatique, vous pouvez souder qualitativement toutes les zones difficiles d'accès et vous devrez appliquer un minimum d'effort. La quantité de déchets résultant de tels travaux est minime. Le cordon de soudure est assez résistant en un temps beaucoup plus court que lors du soudage à l'arc électrique. Il n'y a pas beaucoup d'inconvénients à cette technologie ; ils concernent tout d'abord le coût assez élevé des équipements et des composants. L'ensemble du système est complexe en termes de conception ; les produits sont très lourds et encombrants, donc les déplacer d'un endroit à un autre sera très problématique.

Le processus de soudage comprend les étapes suivantes :

Les zones des pièces à souder doivent être soigneusement nettoyées de toute trace de rouille ou de corrosion. Vous pouvez le faire à l'aide d'une brosse métallique spéciale fixée à une meuleuse d'angle.
Assurez-vous de dégraisser la surface à l'aide de TIG ou d'autres composés, sinon l'électrode consommable n'adhérera pas trop étroitement au métal ;
Le brûleur à gaz est activé, le mécanisme d'alimentation semi-automatique des électrodes est démarré et le travail direct de connexion des éléments métalliques commence ;
Assurez-vous de régler la vitesse d’alimentation de l’électrode. Cela dépend du type de métaux soudés, de leur épaisseur et d'un certain nombre d'autres facteurs.

Comment bien manipuler le brûleur ?

Avant de commencer le travail proprement dit, vous devez vérifier le fonctionnement du composant d’injection de l’équipement. Pour ce faire, connectez le tuyau du réducteur d'oxygène au mamelon qui fournit l'oxygène. Augmentez soigneusement la pression dans le système jusqu'à la pression de fonctionnement.

Lorsque l'oxygène traverse l'injecteur, un vide doit se produire dans le canal d'acétylène. Si tel est le cas, le doigt collera au mamelon en acétylène. Dans ce cas, raccordez les deux tuyaux et fixez-les soigneusement ; ce n'est qu'après que le mélange combustible pourra être enflammé et que la taille de la flamme pourra être ajustée.

Une fois le travail terminé, fermez d'abord le robinet de la bouteille d'acétylène, puis fermez le robinet d'oxygène. Si vous faites le contraire, un incendie pourrait frapper le tuyau par lequel l'acétylène est amené, ce qui pourrait provoquer une explosion. Si la technologie de travail est respectée, il sera possible d'obtenir une connexion fiable qui conservera sa résistance pendant longtemps.

Les brûleurs sont divisés en injection et sans injecteur, mono-flamme et multi-flamme, pour combustibles gazeux (acétylène, etc.) et liquides (vapeur de kérosène). Les plus utilisés sont les brûleurs à injection fonctionnant avec un mélange d'acétylène et d'oxygène.

Schéma et principe de fonctionnement d'un brûleur à injection. Le brûleur se compose de deux parties principales : le canon et la pointe (Fig. 64). Le baril contient de l'oxygène 1 et acétylène 16 tétons avec tubes 3 Et 15 , poignée 2 , cadre 4 avec de l'oxygène 5 et acétylène 14 vannes. Sur le côté droit du brûleur (en regardant dans le sens du flux de gaz) se trouve une vanne à oxygène. 5 , et sur le côté gauche il y a une valve à acétylène 14 . Les vannes servent à démarrer, réguler le débit et arrêter l'alimentation en gaz lorsque la flamme s'éteint. Embout constitué d'un injecteur 13 , chambre mixte 12 et embout buccal 7 , est fixé au corps du corps du brûleur à l'aide d'un écrou-raccord.

Injecteur 13 Il s'agit d'une partie cylindrique avec un canal central de petit diamètre pour l'oxygène et des canaux périphériques situés radialement pour l'acétylène. L'injecteur est vissé dans la chambre de mélange de l'embout et se situe dans le brûleur assemblé entre la chambre de mélange et les canaux d'alimentation en gaz du corps du brûleur. Son but est de créer un état raréfié avec un flux d'oxygène et d'aspirer de l'acétylène fourni sous une pression d'au moins 0,01 kgf/cm 2 . Le vide derrière l'injecteur est obtenu grâce à la vitesse élevée (environ 300 m/s) du jet d'oxygène. La pression de l'oxygène entrant par la vanne 5 est comprise entre 0,5 et 4 kgf/cm 2 .

Le dispositif d'injection est représenté sur la Fig. 65.

Dans la chambre de mélange, l'oxygène est mélangé à l'acétylène et le mélange pénètre dans le canal de l'embout buccal. Le mélange inflammable sortant de l'embout buccal à une vitesse de 100 à 140 m/s brûle lorsqu'il est allumé, formant une flamme acétylène-oxygène avec une température allant jusqu'à 3 150 °C.

Le kit de torche comprend plusieurs numéros de pointes. Pour chaque numéro d'embout, les dimensions des canaux d'injecteur et les dimensions de l'embout buccal sont établies. Conformément à cela, la consommation d'oxygène et d'acétylène pendant le soudage change.

La conception des brûleurs propane-butane-oxygène diffère des brûleurs acétylène-oxygène en ce sens qu'il y a un dispositif devant l'embout buccal 10 (Fig. 64) pour chauffer le mélange propane-butane-oxygène. Un chauffage supplémentaire est nécessaire pour augmenter la température de la flamme. L'embout buccal régulier est remplacé par un design d'embout modifié.

Caractéristiques techniques des brûleurs à injection. Actuellement, l'industrie produit des torches de soudage de puissance moyenne - "Zvezda", GS-3 et de faible puissance - "Zvezdochka" et GS-2. Les brûleurs « Moscou » et « Malyutka », produits avant 1971, sont également en service.

Les torches "Moscou", "Zvezda" et GS-3 sont conçues pour le soudage manuel oxyacétylène de l'acier d'une épaisseur de 0,5 à 30 mm.

Le kit torche de puissance moyenne comprend un canon et sept embouts fixés au canon de la torche avec un écrou-raccord (Tableau 15). L'ensemble requis comprend les embouts n°3, 4 et 6, le plus souvent nécessaires lors de travaux de soudage, les embouts restants. sont fournis à la demande du consommateur. Les brûleurs "Zvezdochka", GS-2 et "Malyutka" sont fournis avec les embouts n° 0, 1, 2, 3. Dans les brûleurs "Zvezda", GS-3, "Zvezdochka", les embouts sont en bronze Br.Kh 0,5, métal plus résistant que le cuivre MZ, qui était utilisé pour la fabrication des embouts des brûleurs « Moscou » et « Malyutka ». Pour cette raison, la durée de vie des brûleurs produits est augmentée par rapport à ceux produits précédemment.

Les brûleurs de type GS-3 fonctionnent avec des tuyaux d'un diamètre de 9 mm. Les torches de faible puissance "Malyutka", "Zvezdochka" et GS-2 sont conçues pour souder des aciers d'une épaisseur de 0,2 à 4 mm. Les brûleurs GS-2 fonctionnent avec des tuyaux en caoutchouc d'un diamètre de 6 mm.

Pour le mélange propane-butane-oxygène, l'industrie produit des brûleurs de types GZU-2-62-I et GZU-2-62-II ; le premier est destiné au soudage de l'acier d'une épaisseur de 0,5 à 7 mm, le second est au chauffage du métal. Pour le nettoyage à la flamme des surfaces métalliques de la rouille, de la vieille peinture, etc., un chalumeau oxygène-acétylène GAO (brûleur à acétylène, nettoyage) est produit. La largeur de la surface traitée par le brûleur en un seul passage est de 100 mm.

Pour le durcissement du métal, des pointes NAZ-58 sont produites pour le canon du brûleur GS-3.

Le soudage et d'autres types de traitement des métaux avec une flamme propane-butane-oxygène peuvent être effectués avec une torche GZM-2-62M à quatre pointes.

Un dysfonctionnement du dispositif d'injection entraîne un retour de flamme et une diminution de l'apport d'acétylène dans le mélange combustible. La réserve d'acétylène est une augmentation de son débit lorsque la vanne acétylène du brûleur est complètement ouverte par rapport au débit nominal pour un numéro d'embout donné. Les causes de ces problèmes peuvent être le colmatage du canal d'oxygène, une augmentation excessive de son diamètre due à l'usure des canaux d'acétylène, un déplacement de l'injecteur par rapport à la chambre de mélange et des dommages externes à l'injecteur. Pour un fonctionnement normal du brûleur, le diamètre du canal de sortie de l'embout buccal doit être égal au diamètre du canal de la chambre de mélange, et le diamètre du canal de l'injecteur doit être 3 fois plus petit.

Le siège de l'injecteur est ajusté pour les injecteurs inclus dans le kit brûleur.

Les injecteurs du brûleur Moscou peuvent être utilisés dans le brûleur Zvezda, et les injecteurs du brûleur Malyutka peuvent être utilisés dans le brûleur Zvezdochka.

L'injection (vide) du brûleur est vérifiée à chaque fois avant de commencer les travaux et lors du changement de pointe. Pour ce faire, retirez le manchon en acétylène du mamelon et ouvrez la valve à oxygène. Une aspiration doit être créée dans le mamelon d'acétylène d'un brûleur en fonctionnement, qui peut être détectée en touchant le trou du mamelon avec un doigt.

Le maintien de l'embout buccal en bon état garantit une flamme normale en termes de forme et de taille (voir chapitre X). Les embouts fonctionnent à des températures élevées, sont sujets à des destructions mécaniques dues aux projections de soudure et nécessitent un entretien (nettoyage, refroidissement, etc.). Les rayures, les éraflures et les dépôts de carbone sur les parois du canal de sortie de l'embout buccal réduisent le taux de libération du mélange combustible et contribuent à la formation de pops et de retours de flamme, déformant la forme de la flamme. Ces défauts sont éliminés en coupant l'extrémité de l'embout buccal de 0,5 à 1 mm, en calibrant et en polissant le trou de sortie.

Après chaque réparation, les pièces du brûleur doivent être dégraissées avec de l'essence B-70.

Brûleurs sans injecteur fonctionner sous la même pression d'oxygène et d'acétylène, égale à 0,1 à 0,8 kgf/cm 2 . Ces brûleurs assurent une composition plus constante du mélange combustible pendant le fonctionnement. Les brûleurs sans injecteur peuvent être alimentés en acétylène, soit à partir de bouteilles, soit à partir de générateurs moyenne pression.

Brûleurs spéciaux. Pour le traitement des matériaux à la flamme gazeuse, il est parfois conseillé d'utiliser des brûleurs spéciaux. L'industrie produit des brûleurs pour chauffer le métal à des fins de traitement thermique, d'élimination de la peinture, de la rouille, des brûleurs pour le brasage, le soudage des thermoplastiques ; surfaçage à la flamme, etc. La conception fondamentale des torches spéciales est à bien des égards similaire à celle de la torche utilisée pour le soudage des métaux. La différence réside dans la forme et la taille des embouts, ainsi que dans la puissance calorifique, la forme et la taille de la flamme. Des brûleurs spéciaux sont produits pour tout gaz inflammable.

Questions de contrôle

1. Pourquoi l'acétylène est-il principalement utilisé pour le soudage au gaz à partir de gaz inflammables ?

2. Parlez-nous de la classification des générateurs d'acétylène.

3. Quel rôle joue l'injecteur dans le brûleur ?

4. Quel effet la conception du dispositif d'injection et de l'embout buccal a-t-elle sur le fonctionnement du brûleur ?

5. Quels types de brûleurs spéciaux existe-t-il ?

Les brûleurs dans lesquels la formation d'un mélange gaz-air se produit en raison de l'énergie d'un flux gazeux sont appelés injection. L'élément principal d'un brûleur à injection est l'injecteur, qui aspire l'air de l'espace environnant dans les brûleurs.

En fonction de la quantité d'air injectée, les brûleurs peuvent être à injection d'air incomplète et à pré-mélange complet de gaz avec de l'air.

Brûleurs à injection d'air incomplète. Seule une partie de l’air nécessaire à la combustion pénètre dans le front de combustion ; le reste de l’air provient de l’espace environnant. De tels brûleurs fonctionnent à basse pression de gaz. Ils sont appelés brûleurs à injection basse pression (Fig. 3, a).

Les principales parties des brûleurs à injection sont le régulateur d'air primaire, la buse, le mélangeur et le collecteur (voir Fig. 3).

Riz. 3. Brûleurs à gaz atmosphérique à injection :

a - basse pression ; b - brûleur pour chaudière en fonte ; 1 - buse ; 2 - injecteur ; 3 - confondant ; 4 - diffuseur ; 5 - collecteur ; 6 - trous ; 7 - régulateur d'air primaire

Le régulateur d'air primaire 7 est un disque ou une rondelle rotatif et régule la quantité d'air primaire entrant dans le brûleur. La buse 1 est utilisée pour convertir l'énergie potentielle de la pression du gaz en énergie cinétique, c'est-à-dire pour donner au flux de gaz une vitesse telle qu'elle assure l'aspiration de l'air nécessaire. Le mélangeur de brûleur se compose de trois parties : injecteur, confondeur et diffuseur. L'injecteur 2 crée un vide et des fuites d'air. La partie la plus étroite du mélangeur est le confondeur 3, qui nivelle le flux du mélange gaz-air. Dans le diffuseur 4, le mélange final du mélange gaz-air et une augmentation de sa pression se produisent en raison d'une diminution de la vitesse.

Depuis le diffuseur, le mélange gaz-air pénètre dans le collecteur 5 qui le répartit entre les trous 6. La forme du collecteur et l'emplacement des trous dépendent du type de brûleurs et de leur destination.

Le collecteur de distribution des brûleurs des chauffe-eau à ballon a la forme d'un cercle ; pour les brûleurs des chauffe-eau instantanés, le collecteur est constitué de tubes parallèles ; pour les unités avec un foyer allongé, le collecteur est allongé ; les brûleurs pour chaudière en fonte (Fig. 3, b) ont un collecteur rectangulaire avec un grand nombre de petits trous.

Les brûleurs à injection basse pression présentent un certain nombre de qualités positives, grâce auxquelles ils sont utilisés dans les appareils ménagers à gaz, ainsi que dans les appareils à gaz destinés aux établissements de restauration et autres consommateurs de gaz domestiques. Les brûleurs à injection sont également utilisés dans les chaudières en fonte.

Les principaux avantages des brûleurs à injection basse pression : simplicité de conception, fonctionnement stable des brûleurs lorsque les charges changent ; fiabilité et facilité d'entretien; fonctionnement silencieux ; possibilité de combustion complète du gaz et de fonctionnement à basse pression de gaz ; manque d'alimentation en air sous pression.

Une caractéristique importante des brûleurs à injection à mélange incomplet est le coefficient d'injection - le rapport entre le volume d'air injecté et le volume d'air nécessaire à la combustion complète du gaz. Ainsi, si 10 m3 d'air sont nécessaires pour la combustion complète de 1 m3 de gaz et que l'air primaire est de 4 m3, alors le coefficient d'injection est de 4 : 10 = 0,4.

Une caractéristique des brûleurs est également le taux d'injection - le rapport entre l'air primaire et le débit de gaz du brûleur. Dans ce cas, lorsque 4 m3 d'air sont injectés pour 1 m3 de gaz brûlé, le taux d'injection est de 4.

L'avantage des brûleurs à injection réside dans leur propriété d'autorégulation, c'est-à-dire maintenir une proportion constante entre la quantité de gaz fournie au brûleur et la quantité d'air injecté à une pression de gaz constante.

Les limites du fonctionnement stable des brûleurs à injection sont limitées par les possibilités de séparation et de percée des flammes. Cela signifie qu'il n'est possible d'augmenter ou de diminuer la pression du gaz devant le brûleur que dans certaines limites.

Brûleurs avec pré-mélange complet de gaz et d'air. L'injection de tout l'air nécessaire à la combustion complète du gaz est assurée par une pression accrue du gaz. Les brûleurs à mélange de gaz fonctionnent dans la plage de pression de 5 000 Pa à 0,5 MPa. Ils sont appelés brûleurs à injection moyenne pression et sont principalement utilisés dans les chaudières de chauffage et pour le chauffage des fours industriels. La puissance thermique des brûleurs ne dépasse généralement pas 2 MW. Les principales difficultés pour augmenter leur puissance sont la difficulté de lutter contre les percées de flammes et l'encombrement des mélangeurs.

Ces brûleurs produisent une torche à faible luminosité, ce qui réduit la quantité de chaleur rayonnante transférée aux surfaces chauffées. Pour augmenter la quantité de chaleur rayonnante, il est efficace d'utiliser des corps solides dans les fours des chaudières et des fours, qui perçoivent la chaleur des produits de combustion et la rayonnent vers les surfaces réceptrices de chaleur. Ces corps sont appelés émetteurs secondaires. Les parois ignifuges des tunnels, les parois des fours, ainsi que les cloisons perforées spéciales installées sur le trajet des produits de combustion sont utilisées comme émetteurs secondaires.

Les brûleurs avec pré-mélange complet de gaz et d'air sont divisés en deux types : avec stabilisateurs métalliques et buses réfractaires.

Le brûleur à injection conçu par Kazantsev (IGK) se compose d'un régulateur d'air primaire, d'une buse, d'un mélangeur, d'un mélangeur, d'une buse et d'un stabilisateur à plaque (Fig. 4).

Riz. 4. Brûleur à injection IGK :

1 - stabilisateur; 2 - buses ; 3 - confondant ; 4 - buse ; 5 - régulateur d'air primaire

Le régulateur d'air primaire 5 du brûleur fonctionne simultanément comme un atténuateur de bruit, créé en raison des vitesses accrues du mélange gaz-air. Le stabilisateur de plaque et la pénétration de la flamme dans une large plage 7 assurent un fonctionnement stable du brûleur sans séparation de flamme ni contournement dans une large plage de charges. Le stabilisateur est constitué de plaques d'acier de 0,5 mm d'épaisseur avec une distance entre elles de 1,5 mm. Les plaques stabilisatrices sont rapprochées par des tiges d'acier, qui créent une zone de flux inverses de produits de combustion chauds le long du trajet du mélange gaz-air et enflamment continuellement le mélange gaz-air.

Dans les brûleurs dotés de buses réfractaires, le gaz naturel brûle pour former une flamme peu lumineuse. A cet égard, le transfert de chaleur par rayonnement du chalumeau à gaz en combustion est insuffisant. Les conceptions modernes de brûleurs à gaz ont considérablement amélioré l’efficacité du gaz. La faible luminosité de la torche à gaz est compensée par le rayonnement des matériaux réfractaires chauds lors de la combustion du gaz selon la méthode de combustion sans flamme.

Le mélange gaz-air dans ces brûleurs est préparé avec un léger excès d'air et pénètre dans les canaux réfractaires chauds, où il se réchauffe et brûle intensément. La flamme ne sort pas du canal, c'est pourquoi ce processus de combustion du gaz est appelé sans flamme. Ce nom est conditionnel, puisqu'il y a une flamme dans les canaux.

Le mélange gaz-air est chauffé par les parois chaudes du canal. Aux endroits où les canaux se dilatent et à proximité de corps mal gonflés, des zones de rétention de produits de combustion chauds se créent. De telles zones sont des sources stables de chauffage et d'inflammation constants du mélange gaz-air. En figue. La figure 5 montre un brûleur à panneau sans flamme. Le gaz entrant dans la buse 5 depuis le gazoduc 7 injecte la quantité d'air requise, régulée par le régulateur d'air primaire 6. Le mélange gaz-air résultant à travers l'injecteur 4 pénètre dans la chambre de distribution 3, traverse les mamelons 2 et pénètre dans le tunnels en céramique 1. Dans ces tunnels, le mélange gaz-air est brûlé. La chambre de distribution 3 des prismes en céramique 8 est isolée thermiquement avec une couche de terre de diatomées, ce qui réduit l'évacuation de la chaleur de la zone de réaction.

La combustion sans flamme du gaz présente les avantages suivants : combustion complète du gaz ; possibilité de combustion de gaz avec un petit excès d'air ; la capacité d'atteindre des températures de combustion élevées ; combustion de gaz avec une contrainte thermique élevée du volume de combustion ; transfert d'une quantité importante de chaleur par rayons infrarouges.

Sur la base de la conception de leur partie feu, les conceptions existantes de brûleurs sans flamme à buses réfractaires sont divisées en brûleurs à buses ayant des canaux de forme géométrique irrégulière ; brûleurs avec buses ayant des canaux de forme géométrique régulière ; brûleurs dans lesquels la flamme est stabilisée sur les surfaces ignifuges du foyer.

Riz. 5. Brûleur à panneau sans flamme :

1 - tunnel ; 2 - mamelon; 3 - chambre de distribution ; 4 - injecteur ; 5 - buse; 6 - régulateur d'air ; 7 - gazoduc ; 8 - prismes en céramique

Les plus courants sont les brûleurs dotés de buses de forme géométrique régulière. Les buses réfractaires de ces brûleurs sont constituées de carreaux de céramique mesurant 65 x 45 x 12 mm. Les brûleurs sans flamme sont également appelés brûleurs infrarouges.

Tous les corps sont des sources de rayonnement thermique résultant du mouvement vibratoire des atomes. Lors du rayonnement, l'énergie thermique des substances est convertie en énergie d'ondes électromagnétiques, qui se propagent depuis la source à une vitesse égale à la vitesse de la lumière. Ces ondes électromagnétiques, se propageant dans l'espace environnant, entrent en collision avec divers objets et se transforment facilement en énergie thermique. Sa valeur dépend de la température des corps rayonnants. Chaque température correspond à une certaine gamme de longueurs d'onde émises par le corps. Dans ce cas, le transfert de chaleur par rayonnement se produit dans la région infrarouge du spectre, et les brûleurs fonctionnant selon ce principe sont appelés brûleurs infrarouges (Fig. 6).

Par la buse 4 (voir Fig. 6, a), le gaz pénètre dans le brûleur et injecte tout l'air nécessaire à la combustion complète du gaz. Depuis le brûleur, le mélange gaz-air pénètre dans la chambre de collecte 6 et est ensuite dirigé vers les trous de feu du carreau de céramique 2. Pour éviter la percée de la flamme, le diamètre des trous de feu doit être inférieur à une valeur critique et être de 1,5 mm. . Le mélange gaz-air sortant des foyers est enflammé à faible vitesse de sortie afin d'éviter la séparation des flammes. À l'avenir, le taux de sortie du mélange gaz-air pourra être augmenté (ouvrir complètement le robinet), car les carreaux de céramique chauffent jusqu'à 1000°C et cèdent une partie de la chaleur au mélange gaz-air, ce qui entraîne à une augmentation de la vitesse de propagation de la flamme et à la prévention de sa séparation.

Riz. 6. Brûleurs infrarouges :

a - schéma du brûleur : 1 - réflecteur ; 2 - carreaux de céramique ; 3 - mélangeur ; 4 - buse ; 5 - corps; 6 - chambre de collecte ; b, c et d - brûleurs GII-1, GII-8 et PS-1-38, respectivement

Les carreaux de céramique comportent environ 600 canaux de feu cylindriques, ce qui représente environ 40 % de la surface des carreaux.

Les carreaux sont reliés entre eux avec un mastic spécial composé d'un mélange de poudre de chamotte et de ciment.

Si les brûleurs infrarouges fonctionnent avec du gaz à moyenne pression, des plaques spéciales constituées de matériaux poreux résistant à la chaleur sont utilisées. Au lieu de canaux cylindriques, ils ont des canaux incurvés étroits qui se terminent par des chambres de combustion en expansion.

Lorsque le gaz est brûlé dans de nombreux canaux de différentes buses, leurs surfaces extérieures sont chauffées à une température d'environ 1 000 °C. En conséquence, les surfaces acquièrent une couleur rouge orangé et deviennent des sources de rayons infrarouges, qui sont absorbés par divers objets et les font chauffer.

En figue. 6, b... d montre les types de brûleurs infrarouges les plus courants. Les brûleurs GII-1 comportent 21 carreaux de céramique, un réflecteur et un boîtier de distribution. À l'aide des brûleurs GII, vous pouvez chauffer des pièces et divers équipements. Les brûleurs sont également utilisés pour chauffer des espaces ouverts (terrains de sport, cafés, locaux d'été, etc.).

Le brûleur GK-1-38 est utilisé avec succès pour chauffer les murs et le plâtre en construction, ainsi que pour chauffer les personnes travaillant dans des conditions hivernales. Le brûleur peut fonctionner au gaz naturel et liquéfié.