Инструменты и их рукоятки. Кокошник, коруна, кичка... ("Сделай сам" №2∙2007)

Бензиновая горелка

Е.В. Кубасов

Принцип работы предлагаемой к изготовлению горелки основан на получении достаточно высокотемпературного факела при сжигании предварительно подготовленных паров бензина в воздушной среде. Температура направленного факела, около 1200 °C, вполне достаточна для выполнения многих работ в условиях домашней мастерской: закалка и отпуск небольшого инструмента, художественная обработка поверхности дерева, расплавление небольших порций цветных металлов и т. п. Основное же предназначение этого устройства — пайка твердыми припоями. Хороша для филигранных и эмальерных работ.

В своей сущности горелка похожа на всем известную паяльную лампу небольших размеров. Однако главное отличие и преимущество горелки в том, что ее не надо разжигать довольно длительное время. При поджигании сразу получается пламя без копоти, обильно сопровождающей процесс разжигания паяльной лампы. Это обстоятельство позволяет выполнение работ в домашних условиях. Стоит, к сожалению, признать тот факт, что присутствие запаха бензина все же сопровождает работу этого устройства.

При эксплуатации горелка гораздо безопаснее паяльной лампы, представляющей собой в рабочем состоянии потенциальное взрывное устройство.

Принципиальная блок-схема всего устройства представлена на рис 1.

Рис. 1

_{Здесь: 1. Горелка. 2. Аэратор. 3. Ресивер. 4. Крестовина. 5. Компрессор.}

При включении компрессора сжатый воздух подается через крестовину одновременно в аэратор, ресивер и в один из двух штуцеров горелки. Второй штуцер соединен шлангом с выходным патрубком аэратора. Сжатый воздух, проходя через толщу залитого в аэратор бензина, насыщается парами этого бензина, которые поступают в горелку. Таким образом через один штуцер подаются пары бензина, через второй — воздух. Непосредственно в горелке эти два потока смешиваются и поступают далее в форсунку. Регулировка количества и состава рабочей смеси выполняется двумя игольчатыми вентилями. Третий вентиль служит для регулировки формы факела.

Далее рассмотрим особенности конструкций всех элементов устройства.

Сборочный чертеж представлен на рис. 2.

Рис. 2

Деталировка — на рис. 3 и рис. 4.

Рис. 3

Рис. 4

_{На сборочном чертеже:}

_{1. Корпус форсунки — 1 шт.}

_{2. Трубка стальная диаметром 12 мм, толщина стенки 1 мм — 1 шт.}

_{3. Винт М3х18 с гайкой — 4 шт.}

_{4. Кронштейн — 1 шт.}

_{5. Штуцер — 2 шт.}

_{6. Трубка диаметром 6 мм, толщина стенки 1 мм — 1 шт.}

_{7. Корпус вентиля регулировки — 1 шт.}

_{8. Шайба уплотнительная фторопластовая 3x6 — 1шт.}

_{9. Клапан игольчатый — 1 шт.}

_{10. Гайка фасонная уплотнительная — 1 шт.}

_{11. Втулка переходная — 1 шт.}

_{12. Трубка соединительная диаметром 8 мм — 1 шт.}

_{13. Хомутик крепежный — 2 шт.}

_{14. Гайка М4 — 2 шт.}

_{15. Шайба уплотнительная фторопластовая 4x8 — 2 шт.}

_{16. Маховичок вентиля — 2 шт.}

_{17. Гайка фасонная уплотнительная — 2 шт.}

_{18. Клапан игольчатый — 2 шт.}

_{19. Корпус вентиля двойного — 1 шт.}

_{20. Форсунка — 1 шт.}

_{21. Гайка М3 — 1 шт.}

_{22. Маховичок вентиля формы факела — 1 шт.}

_{23. Ручка -1 шт.}

Корпус форсунки (1) изготовлен из нержавеющей жаропрочной стали. При сборке он туго насаживается внутренним конусом на кончик трубки (2). Отверстие диаметром 4 мм в боковой стенке трубки (2) и отверстие диаметром 2 мм в трубке (6) желательно сверлить по месту после сборки и пропайки деталей 2, 6 и 11, чтобы обеспечить их соосность. После этого припаивают корпус вентиля (7) с предварительно установленным в нем клапаном (9) таким образом, чтобы его заостренный кончик сцентрировал всю сборку. Все паяные соединения лучше выполнить твердым припоем, но, как показала практика, пайка мягким припоем вполне допустима. Даже при длительной работе горелки участки с паяными соединениями не нагреваются до такой степени, чтобы произошло их расплавление. Дополнительной защитой от перегрева служат крепежные хомутики (13), которые лучше всего сделать из медного или алюминиевого листа толщиной 1–2 мм, плотно охватывающие трубку (2) и кронштейн (4), изготовленные из алюминиевого сплава. Эти детали выполняют роль теплорассеивающих радиаторов.

Сборка двойного вентиля проста, особых разъяснений не требует. Два штуцера (5) припаивают по месту выхода отверстий диаметром 3 мм на корпусе (19). Это соединение можно выполнить и резьбовым. Фторопластовые шайбы 8 и 15 нужны для герметичности вентилей, чтобы исключить утечку бензиновых паров туда, куда не надо. Закручивая фасонные гайки 10 и 17, мы сжимаем шайбы и «заставляем» шайбы плотнее обхватывать шейки игольчатых клапанов. Фторопласт достаточно текучий материал с низким коэффициентом трения, поэтому он позволяет обеспечить достаточную герметичность, не слишком зажимая вращающиеся детали. С целью снижения трения при вращении клапанов их шейки желательно заполировать.

После окончательной сборки все три клапана несколько раз прокручиваем взад-вперед для притирки.

Форсунка (20) изготовлена из латуни. Отверстий диаметром 0,8 мм, можно насверлить больше, не 12, а, к примеру, 24 в два концентрических ряда.

Факел будет однороднее и ровнее. От диаметра центрального отверстия зависит мощность факела. Можно сделать несколько сменных форсунок с диаметрами 1, 2, 3 мм. Конструкция позволяет их смену. Корпус и форсунку насаживают на трубки 6 и 2 с трением. В процессе эксплуатации надо периодически снимать и ставить на место обе детали, чтобы не давать «прикипать».

Ручка (23) может быть выполнена из любого подходящего неметаллического материала: текстолита, гетинакса, эбонита или просто куска фанеры подходящей толщины.

В этом нехитром устройстве происходит образование паров бензина. Не долго думая, я применил стеклянную литровую банку из-под кофе с завинчивающейся крышкой. В крышке просверлил два отверстия и ввинтил два штуцера, представляющие собой отрезки трубок диаметром 6 мм с нарезанной резьбой М6х0,75. Один удлинил трубкой с припаянным к концу цилиндриком с заглушенным дном. Этот цилиндрик с множеством отверстий диаметром 0,7–1,0 мм служит рассеивателем сжатого воздуха, идущего от компрессора. Проходя через этот «микродуршлаг», воздух образует множество пузырьков, способствующих активному образованию бензиновых паров. Само собой, что бензин в банку надо предварительно залить и герметично ее закрыть. Для надежности в крышку вложена прокладка из тонкой бензостойкой резины. Второй штуцер соединяют шлангом с горелкой. Прозрачная банка удобна для визуального контроля уровня бензина и наблюдения процесса аэрации.

Чертеж аэратора представлен на рис. 5.

Рис. 5

_{Здесь: 1 — крышка; 2 — гайка М6х0,75; 3 — штуцер; 4 — банка; 5 — трубка удлинительная; 6 — рассеиватель}

Ресивер нужен для накопления сжатого воздуха и сглаживания пульсаций, создаваемых компрессором, а значит, и для ровного горения факела.

В качестве ресивера я использую камеру от жигулевского колеса. Можно взять камеру футбольного мяча. Но больший объем предпочтительнее для устойчивой работы. Применение жестких ресиверов высокого давления, от автомобильных пневмосистем, к примеру, в данном устройстве нежелательно. Для нормального устойчивого горения давление воздуха не должно быть выше одной атмосферы. Именно такое давление и поддерживает камера. Избытком давления камеру просто раздувает, создавая запас воздуха. В жестком ресивере давление очень быстро растет, что потребует применения каких-то дополнительных мер для его регулирования, установку редуктора давления, например.

Эта самая простая часть всего устройства выполняет самую важную функцию: она объединяет все агрегаты в единое целое. Можно, конечно, изготовить эту деталь по классической схеме, с противосъемными кольцевыми коническими проточками на всех четырех отводах. Только «овчинка выделки не стоит». Я взял три отрезка медной трубки диаметром 6 мм, два — длиной по 20 мм, один — 45 мм. В середине длинной трубки просверлил отверстие 3 мм и с обеих сторон припаял короткие. Получилась крестовина. Давление в системе невелико. Надетые с трением шланги подходящего диаметра оно не сорвет. Для большей надежности соединения можно закрепить хомутиками.

Кстати, подходящие резиновые шланги можно приобрести в аптеках.

Чертеж крестовины представлен на рис. 6.

Рис. 6

Выбор устройства для получения давления воздуха достаточно широк. Это может быть резиновый насос, применяемый для накачивания надувных лодок, автомобильный ножной насос, всевозможные компрессоры для накачивания автомобильных шин, в изобилии продаваемые во всех автомагазинах.

Применение ножных насосов не совсем удобно. Покупать компрессор только для одной горелки может быть просто накладно.

Для своих работ я применяю компрессор от бытового холодильника, доработанный и переделанный применительно для другой, несвойственной для него работы — накачивать не масло с фреоном, а воздух. Этот агрегат сделан был еще в советские времена. Тогда в груде металлолома можно было найти что-то подходящее, что я и сделал. Вот уже много лет компрессор работает без нареканий. Тогда такая техника делалась хоть грубо, тяжеловесно, но надежно. У меня дома холодильник «Свияга» с 1972 года. По сегодняшний день работает без единого ремонта.

В общем, если кому-то интересно приложить руки, чтобы дать вторую жизнь в новом качестве выброшенному за ненадобностью старому холодильному агрегату, вполне может это сделать, тем более, что это не так уж и сложно. Сегодня идет переоценка ценностей. То, за что вчера цеплялись, выбрасывают сегодня без сожалений. Холодильник зачастую бросают не по причине выхода из строя агрегата, а из-за того, что он облез и проржавел.

Набираю эти строки, а в памяти всплыло содержание письма, опубликованного много лет назад в журнале «Сделай сам», № 3, 91 г., присланного неким «умельцем на все руки» Сухановым Ю.Д., в котором он снисходительно пытался направить на «путь истинный» содержание журнала и публиковать материалы из иностранных источников. Невдомек ему, что самые находчивые и изобретательные — это МЫ, российский народ! Глубоко сомневаюсь, что какому-либо американцу придет в голову делать из ничего конфетку. Это мы привыкли находить выход из любой ситуации, приходить к нестандартным решениям, изобретать никому еще неведомое. Может быть, покажется парадоксальным, но именно такие вот «доброжелатели» и подталкивали нас к изощренной изворотливости ума. Но они же и хода не давали всевозможными способами. Сам себе могу возразить, что с тех пор много воды утекло, поменялось почти все, перевернулось с точностью до «наоборот». Одни проблемы заменились другими. Ну что ж, это, наверное, одна из черт нашего российского менталитета — бросаться из одной крайности в другую…

Найденный компрессор от холодильного агрегата прежде всего надо проверить на целостность статорных обмоток электродвигателя. Их две. Рабочая намотана более толстым проводом и ее сопротивление меньше сопротивления пусковой обмотки. При замере тестер показал сопротивление рабочей обмотки около 11 Ом, пусковой — около 35 Ом. Тестер, конечно, скорее индикаторный прибор, чем измерительный. Поэтому никак не могу утверждать достоверность этих значений. Да и нет нужды в точном определении сопротивлений обмоток. Самое главное — определить, который вывод рабочей, а который вывод пусковой обмотки. Сопротивление рабочей обмотки всегда меньше сопротивления пусковой.

Чтобы вполне осознанно подходить к решению задачи, не мешает знать основные принципы работы холодильного агрегата. Это, кстати, касается не только нашего конкретного примера, но и любого другого дела.

Даже если не придется заниматься, в нашем случае агрегатом, то все равно знание не помешает. Кто-то из великих сказал: «Уважающий себя человек должен знать все о немногом, и немного обо всем». Не помню, дословно ли я привел цитату, но смысл точен. Это мое кредо.

Принципиальная электрическая схема холодильного агрегата представлена на рис. 7.

Рис. 7

Штриховой линией выделена схема пускового реле. Когда в камере холодильника температура поднимется выше установленной регулятором, контакты терморегулятора SA1 замыкаются и напряжение поступает на рабочую обмотку РО двигателя через замкнутые контакты SA3 и нагревательный элемент R теплового реле, через катушку соленоида L и штырьки разъема ХЗ, Х4. Ток в рабочей обмотке заторможенного двигателя превышает номинальный в 4–5 раз. Этот ток создает сильное магнитное поле в соленоиде L, которое втягивает стальной стержень внутрь катушки. Связанные с ним контакты SA2 замыкаются, через них и разъем Х5 напряжение подается на пусковую обмотку ПО. Якорь двигателя начинает вращаться. Как только якорь наберет номинальные обороты, ток рабочей обмотки падает до номинального (рабочего). Магнитное поле соленоида ослабевает и стальной стержень выходит из катушки, размыкая контакты SA2 и обесточивая пусковую обмотку. Таким образом пусковая обмотка бывает под напряжением только в момент пуска, доли секунды. В нормальном режиме пусковой ток, текущий через нагревательный элемент R, не успевает нагреть его и контакты SA3 остаются нормальнозамкнутыми.

Если по какой-то причине якорь двигателя не набирает нормальные обороты или даже совсем не запускается, пусковой ток нагревает элемент R, и биметаллическая пластинка, на которой намотан нагревательный элемент, изгибается, размыкая контакты SA3 и разрывая цепь питания двигателя. Таким образом тепловое реле защищает двигатель компрессора от дальнейших неприятностей. Через несколько минут нагревательный элемент остынет, биметаллическая пластина вернется в первоначальное состояние, контакты SA3 замкнутся, и произойдет повторный запуск агрегата.

Если у вас стоит холодильник прежних лет выпуска и однажды вы замечаете, что вместо привычного рокотания холодильник издает довольно частые периодические пощелкивания и гудение, значит ваш холодильник просится в отставку. В настоящее время электрические схемы имеют элементы памяти.

После трехразовой попытки запуска, завершившейся неудачей, схема слежения отключает холодильник от сети.

Сняв пусковое реле с контактов компрессора и выяснив состояние обмоток, можно приступить к дальнейшей работе над своим приобретением.

Для доступа к внутренностям агрегата надо сделать два кольцевых пропила у каждого торца кожуха, где приварены крышки. Стенка цилиндра имеет толщину 5 мм. Пилить можно ножовкой по металлу. Работа, надо признать, трудоемкая. Если есть возможность, то эту работу лучше сделать на токарном станке. Ножовкой как ни старайся, рез всё равно получается неровный. Мое непреложное мнение таково, что любую работу надо выполнять с максимально возможным старанием и качеством. Сразу в нужном месте отпилить затруднительно, так как не видно, что там внутри. Поэтому доработка на токарном станке весьма желательна. Обрез со стороны компрессора выполняют по уровню его основания. Второй, со стороны двигателя, на расстоянии 110 мм от первого. На приведенных фотографиях (1 и 2) это видно. Соединительные трубки и провода обрезаем.

Фото 1

Фото 2

После вскрытия можно еще раз прозвонить обмотки. Вполне может быть, что были нарушены соединения с выходными штырьками. Желательно также убедиться в отсутствии пробоя обмоток на корпус. Из некоторого опыта могу сказать, что чаще всего бывает нарушена целостность пусковой обмотки. В статоре она расположена поверх рабочей. Горелую видно сразу. Можно или самому перемотать, или отдать в перемотку.

Засорившийся лепестковый клапан компрессора (что маловероятно) надо разобрать, промыть и вновь собрать, тщательно соблюдая месторасположение всех деталей.

В исходном состоянии внутренняя полость компрессора была залита маслом для смазки всех трущихся деталей. При разборке это масло выливается. Но совсем без смазки агрегат долго не наработает. При работе «всухую» подшипник скольжения рано или поздно заклинит. Поэтому принимаем меры к обеспечению смазки механизма. Имевшийся маслозаборник снимаем, открутив два винта. На его место устанавливаем масленку, изготовленную по чертежу (рис. 8).

Рис. 8

В качестве чашечки можно применить любую подходящую металлическую баночку, впаяв в ее дно медную трубку диаметром 6 мм. Как видно на фото, я применил дюралевый хвостовик от разъема с наружным диаметром 28 мм. Припаянный к верхнему концу трубки диск диаметром 18 мм зажат между гайкой и корпусом хвостовика. Нижний конец трубки впаян в среднее отверстие фланца, устанавливаемого на место снятого маслозаборника. В процессе работы в чашечку масленки надо периодически добавлять масло. Кстати, масло, вылитое из компрессора при разборке, можно собрать в бутылку и использовать для смазки. Только нужно проследить, чтобы грязь не попадала. Чтобы масло не «лилось рекой», сверху в трубку можно опустить фитиль из тряпочки. Поступаемого масла будет вполне достаточно для нормальной смазки механизмов. Пройдя через смазываемые узлы, масло стекает в нижнюю часть кожуха и затем за его пределы. При слишком обильной смазке под компрессором образуется лужа.

Для удобства установки фланца масленки в корпусе компрессора делают дополнительный вырез 45х12 мм напротив отверстия маслозаборника. После установки трубку можно согнуть ближе к корпусу, чтобы чашечка не торчала слишком далеко и приняла вертикальное положение.

На фотографиях 1 и 2 видно, что для удобства переноски сверху привинчена ручка, снизу четыре шпильки Мб, выполняющие роль ножек. Со стороны двигателя привернута пластина с установленными тумблерами и выводом сетевого шнура. На нагнетающую трубку (часть которой была обрезана при разборке) надевают шланг. Всасывающие трубки (на фото 1 внизу) остаются свободными. В данной конструкции их две, но бывает и одна.

При необходимости компрессор можно использовать в качестве вакуумного насоса, надев на всасывающие трубки шланги. Конечно, он не даст особо глубокого вакуума по сравнению со специальным вакуумным насосом, но какое-то разрежение воздуха получить можно.

Теперь о схемах подключения к сети 220 В и пусковых устройствах. Возможно несколько вариантов.

Вариант 1. Обе обмотки целы, пусковое реле в исправном состоянии. Вместо терморегулятора с контактами SA1 устанавливаем тумблер, монтируем в удобном месте пусковое реле и восстанавливаем соединения с двигателем согласно схемы (рис. 7). При установке пускового реле надо иметь в виду, что оно чувствительно к ориентации в пространстве, т. е. его надо устанавливать в таком же положении, как оно стояло в холодильнике.

Вариант 2. Обе обмотки целы, но реле неисправно, приобрести новое или не хочется, или нет возможности. В этом случае возможны два подварианта.

Первый: применяем контактор, например типа ПНВС10У2, с двумя кнопками и тремя контактами, два из которых остаются замкнутыми после нажатия и отпускания кнопки «пуск», а третий размыкается. Такие пусковые кнопки устанавливались раньше на стиральных машинах. Схема включения приведена на рис. 9. Этот подвариант удобен для включения, но имеет один конструктивный недостаток: пусковое устройство имеет довольно большие габариты и встраивание его в общую конструкцию проблематично.

Рис. 9

Подвариант второй виден на фотографии 2. На пластине установлены два тумблера, включенные по схеме (рис. 10). Один подключает к сети рабочую обмотку, второй — пусковую. Запуск компрессора выполняется одновременным включением обоих тумблеров, после чего тумблер пусковой обмотки незамедлительно отключаем. Тумблеры надо четко пометить, чтобы не путать их во время пуска. Недостаток этой схемы: надо быть внимательным при включении.

Рис. 10

Вариант 3. Рабочая обмотка цела, пусковая сгорела или не удается найти обрыв в ней. Перемотка неисправной пусковой обмотки по каким-либо причинам невозможна. И в этом случае возможна работа компрессора. Пусковую обмотку надо удалить во избежание наличия короткозамкнутых витков, которые неизбежно будут вызывать перегрев двигателя и падение мощности. Если есть уверенность, что замкнутых витков нет, то обмотку можно не удалять. Дальнейшие испытания покажут, есть КЗ или нет. Схема включения, приведенная на рис. 11, наиболее проста. Подав напряжение на рабочую обмотку, энергичным движением крутанем якорь двигателя за балансировочную накладку. Двигатель заработает. При недостаточно сильном толчке якорь будет вращаться медленными толчками и с сильным гудением. Выключаем и делаем вторую попытку. При определенном навыке запуск происходит без проблем. Этот вариант, конечно, далек от идеала, но работать можно.

Рис. 11

Рассмотренная горелка вполне безопасна в эксплуатации. Но бензин есть бензин и соблюдение элементарных правил пожарной безопасности будет совсем не лишним. Тем более, что дело имеем с открытым огнем. Все составные части установки должны быть смонтированы вполне надежно, без всяких времянок и «живулек», соединительные шланги без повреждений, все соединения без утечек. Аэратор устанавливают так, чтобы исключить его случайное падение. На рабочем месте не должны находиться легковоспламеняемые предметы. Рядом под рукой желательна кошма для накрывания случайного непредусмотренного возгорания. В этих делах лучше перестраховаться, чем недооценить опасность.

Концентрация паров бензина несколько зависит от его уровня в банке. Чем полнее банка, тем концентрация выше. Наполнять надо на 2/3 объема (фото 3).

Фото 3

Когда уровень выше, то в шланг начинают попадать капельки бензина, что нежелательно. Неплохо под выходным штуцером установить отсекающий экран. Это может быть деталь в виде небольшого конуса, защищающая выход от попадания капель.

Из опыта установлено, что низкооктановый бензин дает более устойчивое пламя факела. Лучше залить А-76, чем Ли-95.

Длина шланга, соединяющего аэратор с горелкой не должна быть чрезмерной. Оптимальная длина — 1–1,2 метра. Такой длины вполне хватает для свободных манипуляций с горелкой. В слишком длинных шлангах, особенно в очень холодных, часть паров бензина успевает осесть на стенках в виде конденсата, что приводит к уменьшению концентрации паров.

Перед началом работы оба подводящих вентиля должны быть закрыты, вентиль регулировки формы факела открыт. Включив компрессор, приоткрываем вентиль подачи паров бензина и поджигаем их. Теперь можно еще больше открыть вентиль подачи паров, чтобы получился факел длиной 100–120 мм. При закрытом вентиле подачи воздуха факел будет желтого цвета. Это говорит о слишком обогащенной смеси, то есть кислорода не хватает для полного сжигания паров бензина. Этот режим дает самое «вонючее» и коптящее пламя. Температура горения такого факела недостаточна для работ. Осторожно приоткрывая вентиль подачи воздуха, увидим, как факел начинает синеть и гудеть. Регулируя поочередно оба вентиля, добиваемся ровного гудящего синего факела нужной мощности. Закрыв полностью вентиль регулировки формы факела, получим тонкое пламя, так как вся горючая смесь поступает по внутренней трубке к центральному отверстию форсунки. Этот режим показан на фото 4. Открывая вентиль, мы перераспределяем поток смеси, направляя часть его на периферийные отверстия форсунки. Факел становится большего диаметра.

Фото 4

В данной горелке можно сжигать не только пары бензина, но и газ как из баллона с пропаном, так и газ из газовой плиты на кухне. В первом случае газ подводим к горелке через редуктор, во втором, сняв одну из конфорок плиты, надеваем вместо нее переходник и далее к горелке. В обоих случаях второй штуцер горелки остается присоединенным к компрессору с ресивером. Один патрубок крестовины, присоединенный ранее к аэратору, заглушается. Крестовина превращается в тройник. А лучше изготовить специально для работы с газом тройник. Это не составляет особого труда. В домашних условиях работать на газе даже лучше. Не будет запаха бензина. Этот вариант, разумеется, для тех, кому газ доступен. Наша страна еще не вся газифицирована.

Есть еще один способ повышения температуры факела. Это подвод кислорода из баллона через редуктор вместо воздуха от компрессора. Лично я этот вариант не испытывал. Здесь мы уже вплотную подходим к классической схеме газорезки и газосварки: два баллона, газовый и кислородный, два редуктора, два шланга, на концах которых стандартная газокислородная горелка Всё это довольно габаритное, тяжелое и затруднительно транспортируемое оборудование. А уж об использовании в домашней мастерской даже речь не надо заводить.