Palnik do spawania gazowego. Montaż uchwytów spawalniczych. Zasada działania palnika wtryskowego Rysunek palnika wtryskowego

Spawanie gazowe to spawanie roztopionym metalem. Podczas tego procesu krawędzie metalowych części części są podgrzewane do temperatury topnienia przez płomień palnika gazowego.

Wysoka temperatura topienia metalu wynika z zapłonu mieszaniny gaz-tlen. Stopiony drut wypełniający służy do wypełniania pustych przestrzeni powstałych na styku krawędzi metalu.

Palniki do spawania gazowego.

Aby uzyskać płomień spawalniczy niezbędny do pracy z metalami, stosuje się palnik. Za jego pomocą można kontrolować moc i objętość płomienia w ustalonych granicach. Pomimo całej zewnętrznej prostoty produktu, palnik jest złożonym i znaczącym elementem spawania.

Rysunek nr 1 przedstawia płomień palnika gazowego ze wskaźnikami temperatury.

Ze względu na konstrukcję palniki gazowe dzielą się na:

• zastrzyk;
• bez wtryskiwacza.

Według użytego paliwa:

• acetylen;
• dla pozostałych gazów i paliw ciekłych.

Kolejność użycia może być następująca:

• podręcznik,
• maszynowo.

Palniki iniekcyjne i beziniektorowe do spawania gazowego.

Strukturalna obecność pompy strumieniowej w palniku zależy od poziomu ciśnienia, pod jakim dostarczane jest do niej paliwo. Jeśli jest wysoki, nie jest wymagany dodatkowy wtrysk, paliwo jest dostarczane we własnym zakresie. Przy niskim ciśnieniu potrzeba więcej gazu, dlatego stosuje się wymuszone zasilanie za pomocą wtryskiwacza. Aby wytworzyć płomień spawalniczy, należy uzyskać wysokiej jakości mieszaninę tlenu i paliwa w komorze mieszania uchwytu.

Palnik bez wtryskiwacza ma prostszą konstrukcję. Paliwo i tlen dostarczane są do mieszalnika jednocześnie za pomocą układu zasilającego składającego się z węży, wymaganej liczby kranów (zaworów) i złączy. W mieszalniku powstaje jednorodna mieszanina.

Jednorodna mieszanina przepływa przez końcówkę do ustnika, zapala się i tworzy płomień spawalniczy. Aby proces spalania spełniał niezbędne wymagania, ciśnienie, z jakim mieszanina podawana jest z ustnika, musi mieścić się w ściśle określonych granicach. Jeżeli prędkość będzie wyższa niż ustawiona, płomień odrywając się od cięcia palnika zgaśnie. Jeśli będzie niższa, wówczas mieszanina dostająca się do palnika eksploduje w nim. Prędkość podawania mieszaniny palnej (acetylen-tlen) waha się od 70 do 160 m/s, zależy od rodzaju ustnika, wielkości kanału i procentowego składu mieszaniny.

Palniki wysokociśnieniowe mogą wykorzystywać wodór lub metan. Jest łatwy w użyciu i łatwy w konfiguracji. Jednak w porównaniu z niskociśnieniowymi palnikami wtryskowymi są one stosowane znacznie rzadziej.

Praca palnika niskociśnieniowego.

Tlen pod wysokim ciśnieniem (około 4 atmosfer) dostaje się do palnika poprzez układ zasilający składający się ze złączki i zaworu regulacyjnego. Przechodzi przez wtryskiwacz z dużą prędkością. Pod wpływem strumienia tlenu w komorze pompy strumieniowej wytwarza się ciśnienie niższe od atmosferycznego i zasysany jest gaz palny. Przez smoczek i zawór dostaje się do komory wtryskiwacza, a następnie do komory mieszania, łączy się z tlenem i przepływa kanałem do ustnika z prędkością w ściśle określonych granicach.

Zużycie tlenu nie ulega zmianie, nie mają na nie wpływu czynniki zewnętrzne, w przeciwieństwie do zużycia stosowanego gazu. Wzrost temperatury ustnika i końcówki palnika, zmiana ciśnienia i wzrost oporu zwiększają zużycie acetylenu.

Inne rodzaje palników.

W niektórych gałęziach przemysłu stosowane są palniki spawalnicze gazowe zasilane paliwami ciekłymi, takimi jak benzyna czy nafta. Zasada opiera się na rozpylaniu mieszaniny nafty i tlenu i odparowywaniu drobnych kropelek paliwa w wyniku ogrzewania z ustnika.

Dla bezawaryjnej pracy, obecnie stosowane palniki muszą spełniać następujące wymagania bezpieczeństwa:

• płomień spawalniczy musi mieć określony kształt;
• regulacja płomienia w wymaganych granicach;
• odporność na wpływy zewnętrzne i bezpieczeństwo użytkowania;
• łatwość użycia.

Palnik gazowy do spawania to specjalistyczna konstrukcja, w której palny gaz lub para specjalnej cieczy miesza się z tlenem z otoczenia. Dzięki temu powstaje stabilny płomień spawalniczy o wymaganej mocy. Zasadniczo powszechnie przyjmuje się, że sprzęt ten jest jednym z głównych narzędzi pracy spawacza gazowego.

Rodzajów palników spawalniczych jest całkiem sporo. Pomimo tego, że zasada ich działania jest w przybliżeniu taka sama, mogą mieć wiele funkcji:

• Konstrukcje wtryskiwaczowe i bezwtryskiwaczowe - różnią się między sobą technologią dostarczania tlenu do strefy spalania;
• Gaz lub ciecz. W tych pierwszych do uzyskania płomienia o wymaganej temperaturze wykorzystuje się specjalny gaz palny, w tych drugich wykorzystuje się opary benzyny lub nafty;
• Specjalistyczne lub uniwersalne, te ostatnie można wykorzystać do wszelkich prac związanych z cięciem lub spawaniem metalu;
• Jednopłomieniowe i wielopłomieniste rozróżnia się w zależności od przepływu dostarczonego płomienia;
• Maszyna i instrukcja;
• Palniki gazowe można podzielić ze względu na moc: niską, średnią, wysoką.

Zasada działania pracy bez wtrysku

Jeśli uchwyt spawalniczy pracuje pod wysokim ciśnieniem i posiada iniektor, to jego konstrukcja będzie znacznie prostsza w porównaniu do konstrukcji, w której ciśnienie jest znacznie niższe. Technologia jego działania jest następująca:

• Tlen dostaje się do niego przez specjalne szyjki wykonane z gumy, przechodzi przez zawór, a następnie jest przesyłany do mieszalnika;
• W mieszalniku cały strumień jest rozdzielany na wiele małych strumieni i kierowany do dyszy mieszalnika. Korzystając z tej samej technologii, jest on wysyłany do specjalnego zaworu;
• Powstała mieszanina w uchwytach spawalniczych MIG-MAG przechodzi przez strumień gazu o znacznym przekroju, gdzie kończy się cyrkulacja, a na wyjściu okazuje się najbardziej jednorodna;
• Na końcówce tuby umieszczono ustnik, który wykonany jest z wytrzymałej, nieutleniającej się miedzi. Mieszanina na wylocie natychmiast spali się całkowicie, a temperatura będzie dość wysoka, która będzie znacznie wyższa w porównaniu z temperaturą topnienia metalu.

Aby palnik był przeznaczony do spawania gazowego, przepływ gazu musi płynąć równomiernie przy jak najdokładniej ustawionej prędkości, a mieszanina musi się całkowicie spalić. Jeśli prędkość wylotowa gazu jest niska, płomień może przesunąć się do górnej części palnika - jest to dość niebezpieczne, ponieważ wewnątrz palnika często dochodzi do eksplozji tej mieszaniny.

Jeżeli prędkość będzie zbyt duża, płomień będzie się odrywał od ustnika i będzie coraz bardziej oddalał od cięcia, co w efekcie doprowadzi do jego wygaszenia. Aby określić wymaganą prędkość, należy wziąć pod uwagę kilka ważnych danych: z czego składa się mieszanina palna, jaka jest wewnętrzna średnica dyszy, jak skonstruowany jest ustnik. Obliczenie prawidłowej dawki paliwa możliwe jest tylko wtedy, gdy znane są wszystkie te dane.

Przyjmuje się, że wartość średnia mieści się w przedziale od 70 do 160 m/s. Aby ostatecznie osiągnąć odpowiednią prędkość wyjściową, trzeba będzie wytworzyć ciśnienie około 0,5 atmosfery, a ciśnienie gazu lub pary i tlenu będzie w przybliżeniu takie samo.

Palniki wtryskowe

Konstrukcja uchwytu spawalniczego zakłada wykorzystanie jako paliwa acetylenu, wodoru lub metanu i jest bardzo prosta w obsłudze. Zasada działania jest następująca: tlen z butli wchodzi przez specjalny zawór, przechodzi przez stożek wtryskiwacza i wchodzi do komory mieszania. Przez wtryskiwacz pompowany jest gaz palny, który intensywnie miesza się z tlenem. Następnie uformowaną mieszaninę przesyła się przez końcówkę rurki do ustnika. W dużej mierze dzięki tlenowi ciśnienie gazu wydobywającego się z dyszy ustnika staje się znacznie niższe niż ciśnienie atmosferyczne.

Jednak dla wysokiej jakości spalania i uzyskania normalnej temperatury musi ona wynosić co najmniej 3,5 atmosfery. Warto zauważyć, że palnik wtryskowy ma jedną bardzo poważną wadę: skład mieszanki palnej pozostaje zmienny, co nie pozwala na wysokiej jakości i ciągłe spalanie.

Pomimo tego, że produkt ten działa przy niskim ciśnieniu, jest on stosowany znacznie częściej niż konstrukcje przeznaczone do wysokiego ciśnienia. Konstrukcja tego produktu jest nieco bardziej skomplikowana, ponieważ zawiera specjalną jednostkę chłodzącą uchwyt spawalniczy. Faktem jest, że niskie ciśnienie powoduje dość mocne nagrzewanie dyszy i innych elementów. Najważniejsze jest, aby zapobiec przegrzaniu i eksplozji komory, w której powstaje palna mieszanina.

Cechy prac spawalniczych przy użyciu palnika gazowego

Palniki gazowe wyróżniają się przede wszystkim tym, że doskonale nadają się do prac spawalniczych półautomatycznych lub automatycznych, gdzie drut spawalniczy podawany jest bez użycia rąk, co znacznie ułatwia proces technologiczny.

Dzięki automatycznemu spawaniu możesz jakościowo spawać wszystkie trudno dostępne obszary i będziesz musiał włożyć minimalny wysiłek. Ilość odpadów powstałych w wyniku takiej pracy jest minimalna. Szew spawalniczy jest dość mocny w znacznie krótszym czasie niż podczas spawania łukiem elektrycznym. Wad tej technologii nie ma zbyt wiele; dotyczą one przede wszystkim dość wysokich kosztów sprzętu i komponentów. Cały system jest skomplikowany pod względem konstrukcyjnym; produkty są bardzo ciężkie i nieporęczne, więc przenoszenie ich z miejsca na miejsce będzie bardzo problematyczne.

Proces spawania składa się z następujących etapów:

• Miejsca spawanych części należy dokładnie oczyścić ze wszelkich śladów rdzy i korozji. Można to zrobić za pomocą specjalnej metalowej szczotki przymocowanej do szlifierki kątowej.
• Pamiętaj, aby odtłuścić powierzchnię za pomocą TIG lub innych związków, w przeciwnym razie elektroda topiąca nie będzie zbyt mocno przylegać do metalu;
• Włącza się palnik gazowy, uruchamia się półautomatyczny mechanizm podawania elektrody i rozpoczyna się bezpośrednia praca łączenia elementów metalowych;
• Należy pamiętać o ustawieniu prędkości podawania elektrody. Zależy to od rodzaju spawanych metali, ich grubości i wielu innych czynników.

Jak prawidłowo obchodzić się z palnikiem?

Przed rozpoczęciem właściwej pracy należy sprawdzić, jak dobrze działa element wtryskowy urządzenia. W tym celu należy podłączyć wąż reduktora tlenu do złączki dostarczającej tlen. Ostrożnie podnieś ciśnienie w układzie do ciśnienia roboczego.

Kiedy tlen przepływa przez wtryskiwacz, w kanale acetylenowym powinna pojawić się próżnia. Jeśli tak jest, palec przyklei się do złączki acetylenowej. W takim przypadku należy podłączyć oba węże i starannie je zabezpieczyć; dopiero po tym można zapalić mieszaninę palną i wyregulować wielkość płomienia.

Po zakończeniu pracy zamknij najpierw zawór butli z acetylenem, a następnie zamknij zawór tlenu. Jeżeli postąpisz odwrotnie, wąż doprowadzający acetylen może zająć się ogniem, co może doprowadzić do eksplozji. Jeśli zastosuje się technologię pracy, możliwe będzie uzyskanie niezawodnego połączenia, które zachowa swoją wytrzymałość przez długi czas.

Palniki dzielą się na wtryskowe i bezwtryskiwaczowe, jednopłomieniste i wielopłomieniste, na paliwa gazowe (acetylen itp.) i ciekłe (pary nafty). Najszerzej stosowane są palniki wtryskowe działające na mieszaninę acetylenu i tlenu.

Schemat i zasada działania palnika wtryskowego. Palnik składa się z dwóch głównych części - lufy i końcówki (ryc. 64). W beczce znajduje się tlen 1 i acetylen 16 sutki z rurkami 3 I 15 , uchwyt 2 , rama 4 z tlenem 5 i acetylen 14 zawory. Po prawej stronie palnika (patrząc w kierunku przepływu gazu) znajduje się zawór tlenowy 5 , a po lewej stronie znajduje się zawór acetylenu 14 . Zawory służą do uruchamiania, regulacji przepływu i zatrzymywania dopływu gazu po zgaśnięciu płomienia. Końcówka składająca się z wtryskiwacza 13 , komora mieszania 12 i ustnik 7 , mocowany jest do korpusu palnika za pomocą nakrętki złączkowej.

Wtryskiwacz 13 Jest to część cylindryczna z centralnym kanałem o małej średnicy dla tlenu i obwodowymi, promieniowo rozmieszczonymi kanałami dla acetylenu. Wtryskiwacz wkręca się w komorę mieszania końcówki i umieszcza się w zmontowanym palniku pomiędzy komorą mieszania a kanałami doprowadzającymi gaz korpusu palnika. Jego zadaniem jest wytworzenie stanu rozrzedzonego strumieniem tlenu i zassanie acetylenu dostarczanego pod ciśnieniem co najmniej 0,01 kgf/cm 2 . Próżnię za wtryskiwaczem uzyskuje się dzięki dużej prędkości (około 300 m/s) strumienia tlenu. Ciśnienie tlenu wchodzącego przez zawór 5 mieści się w zakresie od 0,5 do 4 kgf/cm2.

Urządzenie do iniekcji pokazane jest na ryc. 65.

W komorze mieszania tlen miesza się z acetylenem i mieszanina dostaje się do kanału ustnika. Łatwopalna mieszanina opuszczająca ustnik z prędkością 100 - 140 m/s spala się po zapaleniu, tworząc płomień acetylenowo-tlenowy o temperaturze dochodzącej do 3150°C.

Zestaw latarki zawiera kilka końcówek o różnych numerach. Dla każdego numeru końcówki ustalane są wymiary kanałów wtryskiwaczy oraz wymiary ustnika. Zgodnie z tym zmienia się zużycie tlenu i acetylenu podczas spawania.

Konstrukcja palników na propan-butan-tlen różni się od palników na acetylen-tlen tym, że przed ustnikiem znajduje się urządzenie 10 (Rys. 64) do ogrzewania mieszaniny propan-butan-tlen. Aby zwiększyć temperaturę płomienia, konieczne jest dodatkowe ogrzewanie. Zwykły ustnik został zastąpiony zmodyfikowaną konstrukcją ustnika.

Charakterystyka techniczna palników wtryskowych. Obecnie przemysł produkuje palniki spawalnicze średniej mocy - „Zvezda”, GS-3 i małej mocy - „Zvezdochka” i GS-2. Pracują także palniki „Moskwa” i „Malutka”, wyprodukowane przed 1971 rokiem.

Palniki „Moskwa”, „Zwiezda” i GS-3 przeznaczone są do ręcznego spawania acetylenowo-tlenowego stali o grubości 0,5 - 30 mm.

Zestaw palnika średniej mocy składa się z lufy i siedmiu końcówek mocowanych do lufy palnika za pomocą nakrętki złączkowej (tabela 15). W wymaganym zestawie znajdują się najczęściej niezbędne przy pracach spawalniczych końcówki nr 3, 4 i 6, pozostałe końcówki dostarczane są na żądanie konsumenta. Palniki „Zvezdochka”, GS-2 i „Malyutka” dostarczane są z końcówkami nr 0, 1, 2, 3. W palnikach „Zvezda”, GS-3, „Zvezdochka” ustniki wykonane są z brązu Br.Kh 0,5, metal bardziej wytrzymały niż miedź MZ, z której wykonywano ustniki do palników „Moskwa” i „Malutka”. Z tego powodu żywotność produkowanych palników jest zwiększona w porównaniu do palników produkowanych wcześniej.

Palniki typu GS-3 współpracują z wężami o średnicy 9 mm. Palniki małej mocy „Malyutka”, „Zvezdochka” i GS-2 przeznaczone są do spawania stali o grubości 0,2 - 4 mm. Palniki GS-2 współpracują z wężami gumowymi o średnicy 6 mm.

Do mieszaniny propan-butan-tlen przemysł produkuje palniki typu GZU-2-62-I i GZU-2-62-II; pierwszy przeznaczony jest do spawania stali o grubości od 0,5 do 7 mm, drugi do nagrzewania metalu. Do płomieniowego czyszczenia powierzchni metalowych z rdzy, starej farby itp. Produkowany jest palnik tlenowo-acetylenowy GAO (palnik acetylenowy, czyszczenie). Szerokość powierzchni obrabianej przez palnik w jednym przejściu wynosi 100 mm.

Do hartowania metalu produkowane są końcówki NAZ-58 do lufy palnika GS-3.

Spawanie i inne rodzaje obróbki metali płomieniem propan-butan-tlen można wykonywać za pomocą palnika GZM-2-62M z czterema końcówkami.

Wadliwe działanie urządzenia wtryskującego prowadzi do zapłonu wstecznego i zmniejszenia dopływu acetylenu do mieszaniny palnej. Rezerwa acetylenu to wzrost jego natężenia przepływu przy całkowitym otwarciu zaworu acetylenu palnika w porównaniu do nominalnego natężenia przepływu dla danej liczby ustników. Przyczynami tych problemów może być zatkanie kanału tlenowego, nadmierny wzrost jego średnicy na skutek zużycia kanałów acetylenowych, przemieszczenie wtryskiwacza względem komory mieszania oraz zewnętrzne uszkodzenia wtryskiwacza. Do normalnej pracy palnika średnica kanału wylotowego ustnika musi być równa średnicy kanału komory mieszania, a średnica kanału wtryskiwacza musi być 3 razy mniejsza.

Gniazdo wtryskiwacza dostosowane jest do wtryskiwaczy znajdujących się w zestawie z palnikiem.

W palniku Zvezda można zastosować wtryskiwacze z palnika moskiewskiego, a w palniku Zvezdochka można zastosować wtryskiwacze z palnika Malyutka.

Palnik sprawdzany jest pod kątem wtrysku (podciśnienia) każdorazowo przed rozpoczęciem pracy oraz przy wymianie końcówki. W tym celu zdejmij tuleję acetylenową ze smoczka i otwórz zawór tlenowy. W króćcu acetylenowym pracującego palnika powinno powstać podciśnienie, które można wykryć dotykając palcem otworu smoczka.

Utrzymanie ustnika w odpowiednim stanie zapewnia normalny kształt i wielkość płomienia (patrz rozdział X). Ustniki pracują w wysokich temperaturach, ulegają uszkodzeniom mechanicznym na skutek odprysków spawalniczych i wymagają konserwacji (czyszczenie, chłodzenie itp.). Rysy, zarysowania i osady węgla na ściankach kanału wylotowego ustnika zmniejszają szybkość uwalniania palnej mieszaniny i przyczyniają się do powstawania trzasków i płomieni, zniekształcając kształt płomienia. Mankamenty te eliminujemy poprzez przycięcie końcówki ustnika o 0,5 – 1 mm, kalibrację i wypolerowanie otworu wylotowego.

Po każdej naprawie części palnika należy odtłuścić benzyną B-70.

Palniki bezwtryskiwaczowe działają pod tym samym ciśnieniem tlenu i acetylenu, wynoszącym od 0,1 do 0,8 kgf/cm2. Palniki te zapewniają bardziej stały skład mieszanki palnej podczas pracy. Palniki beziniektorowe mogą być zasilane acetylenem z butli lub z generatorów średniego ciśnienia.

Specjalne palniki. Do obróbki materiałów płomieniem gazowym czasami zaleca się stosowanie specjalnych palników. Przemysł produkuje palniki do nagrzewania metali w celu obróbki cieplnej, usuwania farby, rdzy, palniki do lutowania, spawania tworzyw termoplastycznych; napawanie płomieniem itp. Podstawowa konstrukcja palników specjalnych jest pod wieloma względami podobna do palnika używanego do spawania metali. Różnica polega na kształcie i wielkości ustników, a także na mocy cieplnej, kształcie i wielkości płomienia. Dla każdego gazu palnego produkowane są specjalne palniki.

Pytania kontrolne

1. Dlaczego acetylen stosuje się głównie do spawania gazowego z gazów palnych?

2. Opowiedz nam o klasyfikacji generatorów acetylenu.

3. Jaką rolę w palniku pełni wtryskiwacz?

4. Jaki wpływ na działanie palnika ma konstrukcja urządzenia do iniekcji i ustnika?

5. Jakie są rodzaje palników specjalnych?

Nazywa się palniki, w których powstaje mieszanina gaz-powietrze pod wpływem energii strumienia gazu zastrzyk. Głównym elementem palnika wtryskowego jest wtryskiwacz, który zasysa powietrze z otaczającej przestrzeni do palników.

W zależności od ilości wtryskiwanego powietrza, palniki mogą posiadać niepełny wtrysk powietrza oraz całkowite wstępne wymieszanie gazu z powietrzem.

Palniki z niepełnym wtryskiem powietrza. Tylko część powietrza niezbędnego do spalania wchodzi do frontu spalania, reszta powietrza pochodzi z otaczającej przestrzeni. Palniki takie działają przy niskim ciśnieniu gazu. Nazywa się je niskociśnieniowymi palnikami wtryskowymi (ryc. 3, a).

Głównymi częściami palników wtryskowych są regulator powietrza pierwotnego, dysza, mieszacz i kolektor (patrz rys. 3).

Ryż. 3. Wtryskowe palniki gazowe atmosferyczne:

a - niskie ciśnienie; b - palnik do kotła żeliwnego; 1 - dysza; 2 - wtryskiwacz; 3 - zamieszanie; 4 - dyfuzor; 5 - kolektor; 6 - otwory; 7 - regulator powietrza pierwotnego

Regulator powietrza pierwotnego 7 ma postać obrotowej tarczy lub podkładki i reguluje ilość powietrza pierwotnego wchodzącego do palnika. Dysza 1 służy do zamiany energii potencjalnej ciśnienia gazu na energię kinetyczną, czyli nadawania strumieniowi gazu takiej prędkości, aby zapewnił niezbędny dopływ powietrza. Mieszalnik palnikowy składa się z trzech części: wtryskiwacza, mieszacza i dyfuzora. Wtryskiwacz 2 wytwarza podciśnienie i wycieki powietrza. Najwęższą częścią mieszalnika jest mieszadło nr 3, które wyrównuje strumień mieszaniny gazowo-powietrznej. W dyfuzorze 4 następuje ostateczne wymieszanie mieszaniny gaz-powietrze i wzrost jej ciśnienia w wyniku zmniejszenia prędkości.

Z dyfuzora mieszanka gazowo-powietrzna dostaje się do kolektora 5, który rozprowadza ją pomiędzy otworami 6. Kształt kolektora i umiejscowienie otworów zależą od rodzaju palników i ich przeznaczenia.

Rozdzielacz palników cylindrycznych podgrzewaczy wody ma kształt koła; w przypadku palników przepływowych podgrzewaczy wody kolektor składa się z równoległych rur; w przypadku jednostek z wydłużoną paleniskiem kolektor jest wydłużony; palniki do kotła żeliwnego (ryc. 3, b) mają prostokątny kolektor z dużą liczbą małych otworów.

Palniki wtryskowe niskociśnieniowe posiadają szereg pozytywnych właściwości, dzięki czemu znajdują zastosowanie w domowych urządzeniach gazowych, a także w urządzeniach gazowych dla placówek gastronomicznych i innych domowych odbiorców gazu. Palniki wtryskowe stosowane są także w żeliwnych kotłach grzewczych.

Główne zalety niskociśnieniowych palników wtryskowych: prostota konstrukcji, stabilna praca palników przy zmianie obciążenia; niezawodność i łatwość konserwacji; cicha praca; możliwość całkowitego spalania gazu i pracy przy niskich ciśnieniach gazu; brak dopływu sprężonego powietrza.

Ważną cechą palników wtryskowych z niecałkowitym mieszaniem jest współczynnik wtrysku – stosunek objętości wtryskiwanego powietrza do objętości powietrza potrzebnego do całkowitego spalenia gazu. Jeśli więc do całkowitego spalenia 1 m3 gazu potrzeba 10 m3 powietrza, a powietrze pierwotne wynosi 4 m3, wówczas współczynnik wtrysku wynosi 4: 10 = 0,4.

Cechą charakterystyczną palników jest także stopień wtrysku – stosunek powietrza pierwotnego do przepływu gazu w palniku. W tym przypadku przy wtłaczaniu 4 m3 powietrza na 1 m3 spalonego gazu stopień wtrysku wynosi 4.

Zaletą palników wtryskowych jest ich zdolność do samoregulacji, tj. utrzymanie stałej proporcji pomiędzy ilością gazu dostarczanego do palnika, a ilością wtryskiwanego powietrza przy stałym ciśnieniu gazu.

Granice stabilnej pracy palników wtryskowych ograniczają możliwości separacji i przebicia płomienia. Oznacza to, że ciśnienie gazu przed palnikiem można zwiększać lub zmniejszać tylko w określonych granicach.

Palniki z całkowitym wstępnym mieszaniem gazu i powietrza. Wtrysk całego powietrza potrzebnego do całkowitego spalenia gazu zapewnia zwiększone ciśnienie gazu. Palniki z pełnym mieszaniem gazu pracują w zakresie ciśnień od 5000 Pa do 0,5 MPa. Nazywa się je średniociśnieniowymi palnikami wtryskowymi i stosuje się je głównie w kotłach grzewczych oraz do ogrzewania pieców przemysłowych. Moc cieplna palników zwykle nie przekracza 2 MW. Główne trudności w zwiększaniu ich mocy to trudność w zwalczaniu przebicia płomienia i nieporęczność mieszadeł.

Palniki te wytwarzają pochodnię o słabym świetle, co zmniejsza ilość ciepła promieniowania przenoszonego na ogrzewane powierzchnie. Aby zwiększyć ilość ciepła promieniowania, w piecach kotłów i pieców skuteczne jest stosowanie ciał stałych, które odbierają ciepło z produktów spalania i emitują je do powierzchni odbierających ciepło. Ciała te nazywane są emiterami wtórnymi. Jako emitery wtórne stosowane są ognioodporne ściany tuneli, ściany pieców, a także specjalne perforowane przegrody instalowane na drodze ruchu produktów spalania.

Palniki z całkowitym wstępnym mieszaniem gazu i powietrza dzielą się na dwa typy: ze stabilizatorami metalowymi i dyszami ogniotrwałymi.

Palnik wtryskowy zaprojektowany przez Kazantseva (IGK) składa się z regulatora powietrza pierwotnego, dyszy, mieszacza, mieszacza, dyszy i stabilizatora płytowego (rys. 4).

Ryż. 4. Palnik wtryskowy IGK:

1 - stabilizator; 2 - dysze; 3 - zamieszanie; 4 - dysza; 5 - regulator powietrza pierwotnego

Regulator powietrza pierwotnego 5 palnika pełni jednocześnie funkcję tłumika hałasu, który powstaje w wyniku zwiększonych prędkości mieszanki gazowo-powietrznej. Stabilizator płytowy i przebicie płomienia w szerokim zakresie 7 zapewnia stabilną pracę palnika bez oddzielania się płomienia lub przebicia w szerokim zakresie obciążeń. Stabilizator składa się z blach stalowych o grubości 0,5 mm z odległością między nimi 1,5 mm. Płyty stabilizatora są ściągane ze sobą za pomocą stalowych prętów, które tworzą strefę wstecznego przepływu gorących produktów spalania na drodze mieszanki gazowo-powietrznej i powodują ciągły zapłon mieszanki gazowo-powietrznej.

W palnikach z dyszami ogniotrwałymi gaz ziemny spala się, tworząc płomień o niskiej jasności. Pod tym względem przenoszenie ciepła przez promieniowanie z płonącego palnika gazowego jest niewystarczające. Nowoczesne konstrukcje palników gazowych znacznie poprawiły wydajność gazu. Niska jasność palnika gazowego jest kompensowana przez promieniowanie gorących materiałów ogniotrwałych podczas spalania gazu metodą spalania bezpłomieniowego.

Mieszanka gazowo-powietrzna w tych palnikach przygotowywana jest z niewielkim nadmiarem powietrza i przedostaje się do gorących kanałów ogniotrwałych, gdzie intensywnie się nagrzewa i spala. Płomień nie wychodzi z kanału, dlatego ten proces spalania gazu nazywa się bezpłomieniowym. Ta nazwa jest warunkowa, ponieważ w kanałach jest płomień.

Mieszanka gazowo-powietrzna jest podgrzewana z gorących ścian kanału. W miejscach rozszerzania się kanałów oraz w pobliżu ciał słabo zafałszowanych tworzą się strefy zatrzymywania gorących produktów spalania. Strefy takie są stabilnymi źródłami stałego ogrzewania i zapłonu mieszaniny gazowo-powietrznej. Na ryc. Rysunek 5 przedstawia bezpłomieniowy palnik panelowy. Gaz wchodzący do dyszy 5 z gazociągu 7 wtryskuje wymaganą ilość powietrza, regulowaną przez regulator powietrza pierwotnego 6. Powstała mieszanina gazowo-powietrzna przez wtryskiwacz 4 wchodzi do komory rozdzielczej 3, przechodzi przez złączki 2 i wchodzi do tunele ceramiczne 1. W tunelach tych spalana jest mieszanka gazowo-powietrzna. Komora rozdzielcza 3 z pryzmatów ceramicznych 8 jest izolowana termicznie warstwą ziemi okrzemkowej, co ogranicza odprowadzanie ciepła ze strefy reakcyjnej.

Bezpłomieniowe spalanie gazu ma następujące zalety: całkowite spalanie gazu; możliwość spalania gazu przy niewielkim nadmiarze powietrza; zdolność do osiągania wysokich temperatur spalania; spalanie gazu przy dużym naprężeniu cieplnym objętości spalania; przenoszenie znacznej ilości ciepła za pomocą promieni podczerwonych.

W oparciu o konstrukcję części ogniowej istniejące konstrukcje palników bezpłomieniowych z dyszami ogniotrwałymi dzielą się na palniki z dyszami posiadającymi kanały o nieregularnym kształcie geometrycznym; palniki z dyszami posiadającymi kanały o regularnym kształcie geometrycznym; palniki, w których płomień stabilizowany jest na ognioodpornych powierzchniach paleniska.

Ryż. 5. Bezpłomieniowy palnik panelowy:

1 - tunel; 2 - sutek; 3 - komora rozdzielcza; 4 - wtryskiwacz; 5 - dysza; 6 - regulator powietrza; 7 - gazociąg; 8 - pryzmaty ceramiczne

Najczęściej spotykane są palniki z dyszami o regularnym geometrycznym kształcie. Dysze ogniotrwałe takich palników składają się z płytek ceramicznych o wymiarach 65 x 45 x 12 mm. Palniki bezpłomieniowe nazywane są również palnikami na podczerwień.

Wszystkie ciała są źródłami promieniowania cieplnego powstającego w wyniku ruchu wibracyjnego atomów. Podczas promieniowania energia cieplna substancji zamienia się w energię fal elektromagnetycznych, które rozchodzą się od źródła z prędkością równą prędkości światła. Te fale elektromagnetyczne, rozchodzące się w otaczającej przestrzeni, zderzają się z różnymi obiektami i łatwo przekształcają się w energię cieplną. Jego wartość zależy od temperatury ciał promieniujących. Każda temperatura odpowiada pewnemu zakresowi długości fal emitowanych przez ciało. W tym przypadku przenoszenie ciepła przez promieniowanie zachodzi w zakresie podczerwieni widma, a palniki działające na tej zasadzie nazywane są palnikami podczerwieni (ryc. 6).

Przez dyszę 4 (patrz rys. 6, a) gaz wchodzi do palnika i wtryskuje całe powietrze niezbędne do całkowitego spalenia gazu. Z palnika mieszanina gazowo-powietrzna dostaje się do komory zbiorczej 6, a następnie kierowana jest do otworów paleniskowych płytki ceramicznej 2. Aby zapobiec przedostawaniu się płomienia, średnica otworów paleniskowych musi być mniejsza od wartości krytycznej i wynosić 1,5 mm . Mieszanka gazowo-powietrzna opuszczająca komory paleniskowe zapala się przy małej prędkości wylotowej, aby uniknąć rozdzielenia płomienia. W przyszłości można zwiększyć szybkość wypływu mieszanki gazowo-powietrznej (całkowicie odkręcić kran), ponieważ płytki ceramiczne nagrzewają się do 1000°C i oddają część ciepła mieszance gazowo-powietrznej, co prowadzi do do zwiększenia prędkości rozprzestrzeniania się płomienia i zapobiegania jego separacji.

Ryż. 6. Palniki na podczerwień:

a - schemat palnika: 1 - reflektor; 2 - płytki ceramiczne; 3 - mikser; 4 - dysza; 5 - ciało; 6 - komora zbiorcza; b, c i d - odpowiednio palniki GII-1, GII-8 i PS-1-38

Płytki ceramiczne posiadają około 600 cylindrycznych kanałów ogniowych, co stanowi około 40% powierzchni płytek.

Płytki łączy się ze sobą specjalną szpachlą składającą się z mieszaniny proszku szamotowego i cementu.

Jeśli palniki na podczerwień działają na gazie o średnim ciśnieniu, wówczas stosuje się specjalne płyty wykonane z porowatych materiałów żaroodpornych. Zamiast cylindrycznych kanałów mają wąskie zakrzywione kanały zakończone rozszerzającymi się komorami spalania.

Podczas spalania gazu w licznych kanałach różnych dysz ich zewnętrzne powierzchnie nagrzewają się do temperatury około 1000°C. W rezultacie powierzchnie nabierają pomarańczowo-czerwonego koloru i stają się źródłem promieni podczerwonych, które są pochłaniane przez różne przedmioty i powodują ich nagrzewanie.

Na ryc. 6, b...d przedstawia najpopularniejsze typy palników na podczerwień. Palniki GII-1 posiadają 21 płytek ceramicznych, odbłyśnik i skrzynkę rozdzielczą. Za pomocą palników GII można ogrzewać pomieszczenia i różne urządzenia. Palniki wykorzystywane są także do ogrzewania powierzchni otwartych (boisk sportowych, kawiarni, lokali letniskowych itp.).

Palnik GK-1-38 z powodzeniem stosowany jest do ogrzewania ścian i tynków w budowie oraz do ogrzewania osób pracujących w warunkach zimowych. Palnik może pracować na gazach ziemnych i skroplonych.