Горелки для стекла
ручные и настольного типа (обзор)

Классификация стеклодувных горелок

Горелки для стекла (газовые стеклодувные горелки) используются для нагрева стеклянных изделий с целью изменения их формы в соответствии с назначением изделия и обеспечения выполнения этим изделием заданных функций. Применяются для всех видов работ, связанных с обработкой стекла в стеклодувных мастерских и на промышленных предприятиях.

При эксплуатации в стеклодувную горелку подают смесь горючего газа (природный газ или пропан-бутан) с окислителем, в качестве которого используют как кислород, содержащийся в окружающем воздухе, так и чистый кислород, в том числе и в смеси со сжатым воздухом.

Основные типы стеклодувных горелок можно классифицировать по следующим признакам

1. По виду горелки
   • 1.1 стационарные
   • 1.2 ручные
2. По виду горючего газа
   • 2.1 горелки для природного газа
   • 2.2 горелки для пропан-бутана
   • 2.3 горелки универсальные (без ограничения по виду газа)
3. По виду окислителя
   • 3.1 воздух
   • 3.2 сжатый воздух
   • 3.2 чистый кислород
   • 3.3 смесь сжатого воздуха и чистого кислорода
4. По способу подачи окислителя
   • 4.1 горелки атмосферные (инжекционные)
   • 4.2 горелки с принудительной подачей сжатого воздуха
   • 4.3 горелки с подачей чистого кислорода
   • 4.4 горелки с одновременной подачей сжатого воздуха и чистого кислорода
5. По способу смешивания газа с окислителем
   • 5.1 без предварительного смешивания
   • 5.2 с полным предварительным смешиванием
   • 5.3 с неполным предварительным смешиванием
6. По типу факела.
   • 6.1 с одним пламенем
   • 6.2 с двойным пламенем

Горелка стационарная (поз. 1.1) крепится на рабочем столе. Изменение направления факела обеспечивается шарнирной системой, через которую головка горелки связана с узлом крепления. Обработка производится перемещением изделия относительно горелки.

Горелка ручная (поз. 1.2) не имеет какого-либо крепления на рабочем столе. Изменение направления факела обеспечивается вручную. Обработка производится преимущественно перемещением горелки относительно изделия.

Горелка для природного газа (поз. 2.1) использует в качестве горючего газа метан (CH₄). Кроме метана в состав природного газа входят его ближайшие гомологи: этан, пропан, бутан. Содержание метана в природном газе составляет не менее 80%.

Горелка для пропан-бутана (поз. 2.2) использует в качестве горючего газа смесь пропана (C₃H₈) и бутана (C₄H₁₀). При этом содержание пропана в горючем газе составляет не менее 75%.

Горелка универсальная (поз. 2.3) использует в качестве горючего газа как природный газ, так и пропан-бутан.

Окислитель воздух (поз. 3.1) используется, когда кислорода, находящегося в атмосферном воздухе, достаточно для полного сгорания горючего газа. Применяется в горелках с малым расходом горючего газа.

Окислитель сжатый воздух (поз. 3.2) используется, при увеличении подачи горючего газа, когда кислорода, находящегося в атмосферном воздухе, недостаточно для полного сгорания горючего газа.

Окислитель чистый кислород (поз. 3.3) используется в горелках с большим расходом горючего газа.

Окислитель смесь сжатого воздуха и чистого кислорода (поз. 3.4) используется, когда необходимо снизить температуру пламени горелки, но и обеспечить при этом полное сгорание горючего газа. Поэтому в таких горелках расход горючего газа устанавливают меньшим, чем в предыдущем случае.

Горелка атмосферная (поз. 4.1) использует воздух для горения из окружающей среды, который поступает в горелку через отверстия в ее корпусе за счет подсоса (инжекции) горючим газом, который с большой скоростью выходит из сопла инжектора, расположенного внутри горелки.

Горелка с принудительной подачей сжатого воздуха (поз. 4.2) использует для горения сжатый воздух, подаваемый от компрессора или иного устройства, обеспечивающего необходимое для газовой горелки давление сжатого воздуха.

Горелка с подачей чистого кислорода (поз. 4.3) использует для горения горючего газа чистый кислород. Для подачи в горелку кислорода преимущественно используют баллоны с кислородом под давлением, но иногда в случае малых расходов горелкой кислорода (до 0,5 м³/час) применяют кислородные концентраторы.

Горелка с одновременной подачей сжатого воздуха и чистого кислорода (поз. 4.4) использует для горения горючего газа смесь сжатого воздуха и чистого кислорода. В этом случае сжатый воздух, подаваемый в горелку, используется для разбавления продуктов сгорания и понижения их температуры.

Горелка без предварительного смешения (поз. 5.1), в которой горючий газ и окислитель смешиваются за выходными отверстиями ее сопла.

Горелка с полным предварительным смешиванием (поз. 5.2), в которой горючий газ и окислитель смешиваются в корпусе горелки перед выходными отверстиями ее сопла.

Горелка с неполным предварительным смешиванием (поз. 5.3), в которой горючий газ частично смешивается с окислителем до выходных отверстий сопла и частично смешивается с окислителем за выходными отверстиями сопла.

Горелка с одним пламенем (поз. 6.1) имеет сопло, которое формируют факел, состоящий из одного пламени.

Горелка с двойным пламенем (поз. 6.2) имеет сопло, которое формирует один факел двойного пламени, при этом к каждому пламени подводится свой горючий газ и окислитель и оба пламени расположены симметрично относительно центральной оси сопла.

Общие замечания по работе стеклодувных горелок

С учетом вышеприведенной классификации стеклодувных горелок при использовании последних надо учитывать следующее.

Для выполнения стеклодувных операций используется различная регулировка горелки - как по качественному составу смеси горючего газа с воздухом (или кислородом), так и по количеству смеси.

При выборе стеклодувной горелки с тем или иным видом окислителя необходимо исходить из того, что количество кислорода будь он в составе атмосферного или сжатого воздуха или в чистом виде определяется количеством горючего газа потребляемой горелкой. Так для полного сгорания одного литра метана, согласно химической реакции его горения, необходимо 2 литра чистого кислорода или 10 литров атмосферного воздуха. Для сгорания одного литра пропана требуется в 2,5 раза больше кислорода, чем для полного сгорания метана. При этом надо учитывать, что с увеличением количества горючего газа, потребляемой горелкой, ее тепловая мощность увеличивается и наоборот с уменьшением расхода горючего газа тепловая мощность горелки уменьшается.

Использование сжатого воздуха в стеклодувных горелках дает более низкотемпературное пламя по сравнению с горелками, в которых в качестве окислителя используется чистый кислород. Низкотемпературное пламя получается потому, что воздух имеет высокое процентное содержание инертных газов, которые не принимают участия в горении, но резко снижают температуру газового пламени. Поэтому для того, чтобы обеспечить универсальность стеклодувной горелки, т.е. возможность ее использования для нагрева как мягкого (с низкой температурой размягчения), так и твердого стекла (с высокой температурой размягчения) в горелку наряду с кислородом подают и сжатый воздух. Меняя в составе окислителя соотношение кислород-воздух можно регулировать температуру факела горелки в широких пределах.

При стеклодувных работах применяют горелки без предварительного смешивания горючего газа с окислителем (далее горелки наружного смешивания) и горелки с предварительным смешиванием указанных газовых сред, (далее горелки внутреннего смешивания), а также горелки неполного внутреннего смешивания.

Горелки наружного смешивания являются наиболее удобными для регулировки параметров пламени. В этих горелках горючий газ и окислитель подаются отдельно к выходным отверстиям горелки и только затем смешиваются за выходными отверстиями сопла. К достоинствам этого типа горелок следует отнести наличие очень спокойного мягкого широкого пламени, которое легко подается регулировке и, что самое важное, для мягких стекол (это натрий-кальций-силикатное стекло, а также свинцовое стекло) технические характеристики пламени у горелок этого типа более предпочтительней, чем у пламени горелок внутреннего смешивания. Кроме того у горелок наружного смешивания нет проскока пламени внутрь горелки и пламя менее шумно в сравнении с горелками внутреннего смешивания.

Множество видов цветных стекол, особенно непрозрачных, при нагреве в горелках внутреннего смешивания теряют свой первоначальный цвет, при этом происходит изменение характера и степени окраски вплоть до серого. Как уже указывалось у горелок наружного смешивания характеристики пламени хорошо регулируется и в этих горелках легко можно получить нейтральное пламя, т.е. пламя в факеле которого не имеется избытка ни горючего газа ни кислорода, что позволяет при обработке цветного стекла сохранить его первоначальный цвет.

У горелок внутреннего смешивания горючий газ и окислитель смешиваются внутри горелки. Так как эти горелки не имеют внутри своего корпуса каких либо трубопроводов и капилляров для подачи газовых сред к отверстиям сопла, то эти горелки более просты в производстве и сравнительно дешевле в сравнении с горелками наружного смешивания.

Горелки внутреннего смешивания хорошо себя зарекомендовали при работе с твердым боросиликатным стеклом, но как указывалось выше не слишком хороши при работе с мягкими стеклами. При этом пламя у горелок внутреннего смешивания более узкое и имеет несколько более высокую температуру и более шумно, чем у горелок наружного смешивания.

При выборе горелки всегда обращайте внимание на количество входных штуцеров для газовых сред. Горелки, имеющие три и более входных штуцеров, более предпочтительны, так как способны обеспечивать температуру пламени, необходимую для обработки практически любых видов стекол.

Исходя из вышеизложенного при выборе горелки надо принимать во внимание, что если горелка предназначена для работы только с твердыми боросиликатными стеклами, то достаточно иметь горелку только внутреннего смешивания. Если же стеклодувная горелка необходима для работы как с твердым, так и мягким стеклом а также и с цветным стеклом, то следует иметь горелку наружного смешивания. При выборе горелок наружного смешивания для профессиональных работ исходите из того, что более лучшими являются горелки, имеющие три и более входных штуцеров для газовых сред.

Принимая решение, какую горелку необходимо приобрести для стеклодувных работ следует также учитывать, что на большой горелке получить небольшое по размерам пламя легче, чем на маленькой горелке получить большее пламя. На маленькой горелке, чтобы нагреть стекло до более высокой температуры надо приблизить факел горелки как можно ближе к поверхности стекла, а это может расплавить и прожечь стекло.

В тоже время большее по размерам пламя дает больше тепла, чтобы нагреть стекло без того, чтобы делать пламя более интенсивным. Кроме того, большее по размерам пламя охватывает большую поверхность стекла и поэтому стекло не будет быстро охлаждаться при переходе из одной области обработки стекла к другой соседней области. А быстрое охлаждение стекла может привести к возникновению внутренних напряжений и, как следствие, к его растрескиванию

Некоторые из рассмотренных ниже горелок имеют отдельное центральное пламя внутреннего смешивания небольшой мощности, которое может быть использовано без большого окружающего его пламени наружного смешивания большой тепловой мощности. Это позволяет получить на горелке пламя различных форм и размеров.

Типы стеклодувных горелок

В этом разделе приведены основные типы стеклодувных горелок, реализуемых компанией ООО "ФИРМА БСТ-3 на отечественном рынке.

Щелкнув по любому рисунку или наименованию модели в таблице можно перейти к подробному техническому описанию горелки.

Для работы со стеклом в большинстве случаев применяют газовые горелки преимущественно настольного типа. Для обеспечения нагрева стекла в горелку подают смесь горючего газа (метана или пропана) с окислителем, в качестве которого используют как кислород, содержащийся в окружающем воздухе, так и чистый кислород.

Для работы с так называемым мягким легкоплавким стеклом (например, натрий-кальций-силикатное стекло) рабочая температура пламени горелки должно быть в пределах 800-1100 град. Цельсия. Для этой цели при работе с тонкостенным стеклом малого диаметра (трубки из стекла диаметром до 10 мм и толщиной стенки не более 1 мм), не требующих большой мощности горелки (например, работы по запайке ампул) можно использовать горелки Теклю (рисунок слева) или горелки Мекера (рисунок справа). Эти горелки имеют максимальную мощность порядка 1200 Вт и для их работы достаточно кислорода окружающего воздуха. Подробные технические характеристики этих горелок приведены на сайтах Горелка Теклю и Горелка Мекера.

Для нагрева трубок из мягкого стекла диаметром до 30 мм и с толщиной стенки до 1 мм и более необходима горелка более высокой мощности, чем вышеупомянутые горелки Теклю и Мекера. Для этого применяют горелку с более высоким расходом горючего газа и для его полного сгорания в горелку подают воздух под давлением. Такая горелка изображена на рисунке 1.

Левый штуцер предназначен для принудительной подачи воздуха, а правый для подачи горючего газа. Эта горелка наружного смешивания имеет мощность до 4 кВт с максимальной температурой пламени 1700 град. Цельсия. Общее количество портов у этой горелки для газа и воздуха равно 42. Подробные технические характеристики горелки и описание конструкции имеются на странице сайта горелка для стекла мод.33.

Если для обработки стекла требуется более высокая рабочая температура пламени горелки , то используют горелки в которые вместо воздуха подают чистый кислород. Такая горелка изображена на рис. 2. Это горелка наружного смешивания.

Верхний штуцер предназначен для подачи горючего газа, а нижний для подачи кислорода. Эта горелка имеет мощность до 3,3 кВт. но дает пламя с максимальной температурой 2200 град.Цельсия. Имеет семь портов для кислорода и семь портов для горючего газа. Подробные технические характеристики горелки и описание конструкции имеются на странице сайта горелка для стекла мод.80.

Для обеспечения работы на газовой горелке с любыми видами стекол, как мягкими так и твердыми, необходимо чтобы температура пламени горелки могла регулироваться в широких пределах. Для этого в горелку подают одновременно газ, кислород и воздух.

При этом в горелке при ее работе горят два независимых друг от друга пламени. Одно из них центральное основное пламя внутреннего смешивания, в которое подается горючий газ и кислород, вокруг которого формируется второе дополнительное пламя наружного смешивания, для которого используется кислород (подается через капилляры), горючий газ и воздух.

Такая горелка двойного пламени в одном факеле изображена на рис.3.

.

Эта горелка имеет три входных штуцера. Левый штуцер служит для подачи кислорода, средний- для подачи воздуха и правый-для подачи горючего газа. Горелка имеет четыре регулировочных вентиля для кислорода и воздуха и один регулировочный кран для подачи газа.

Левый верхний регулировочный вентиль служит для регулировки подачи кислорода в центральное сопло (основное пламя), правый верхний - для регулировки подачи газа в это же сопло.

Для регулировки параметров дополнительного пламени горелка имеет отдельные от указанных выше регулировочные вентили один для подачи кислорода (расположен сбоку слева) и второй для сжатого воздуха (расположен сбоку справа) и кран для регулировки подачи горючего газа (расположен сбоку справа).

Кислород добавляют непосредственно в среду горючего газа и воздуха на выходе из горелки для обеспечения полного сгорания горючего газа. При этом добавочный кислород равномерно распределяется по всей поверхности сопла, поступая через большее количество капиллярных отверстий, расположенных на поверхности сопла вокруг центрального сопла добавочного пламени.

Горелки СТ-32 имеет 37 портов из них 15 для основного пламени и 22 порта для дополнительного.

Такая горелка обеспечивает плавную регулировку рабочей температуры пламени в пределах 1100-2600 град. Цельсия при мощности горелки до 10 кВт. Однако большая мощность горелки требует и большего расхода кислорода и горючего газа по сравнению с горелками других моделей. Подробные технические характеристики горелки и описание конструкции имеются на странице сайта горелка для стекла мод.32.

Для обеспечения экономии кислорода и горючего газа помимо трех входных штуцеров, как у горелки СТ-32, добавляют еще два штуцера для отдельной подачи кислорода и газа в центральное сопло. Это позволяет использовать последнее в качестве поджигающей горелки для дополнительного пламени.

Такая горелка имеет пять штуцеров для подачи газовых сред, расположенных в два ряда и изображена на рис.4.

.

В первом ряду расположены штуцера для кислорода, воздуха и горючего газа, газовые среды в которые подаются через устройство экономии газовых сред мод.С1, данные о котором приводятся ниже.

В два штуцера, расположенных во втором ряду подается кислород и газ напрямую от источников газовых сред для основного пламени, которое горит постоянно при работе горелки.

Подробные технические характеристики горелки и описание конструкции имеются на странице сайта горелка для стекла мод.03.

По основным техническим характеристикам горелка СТ-03 с устройством С-1 аналогична горелке СТ-32, но имеет важное преимущество - значительно меньший расход кислорода и газа.

Аналогичная горелка (с пятью входными штуцерами), но имеющую мощность до 25,5 кВт изображена на рис.5. Эта горелка имеет 37 портов для основного пламени и 114 портов для вспомогательного пламени. Всего 151 порт.

Подробные технические характеристики горелки и описание конструкции имеются на странице сайта горелка для стекла мод.02.

Для уменьшения потребления горючего газа, кислорода и воздуха газовыми горелками,использующие помимо основного пламени и вспомогательное пламя, применяется, как указывалось выше, устройство для экономии расхода газовых сред мод. С-1 (изображенное на рис.6).

Описание устройства для экономии газовых сред приведено на соответствующей странице сайта.

При использовании устройства в исходном положении горит только пламя поджигающей горелки. При нажатии на ножную педаль воспламеняется основное пламя горелки.

Ручная горелка - один из важнейших инструментов стеклодува. Ею он выполняет целый ряд операций - от оплавки концов отрезанной трубки до спаев и сгибов. Горелка должна иметь возможно меньшую массу и размеры, чтобы облегчить манипулирование ею. Это задача успешно решена в просто, лёгкой и удобной горелке мод. СТ-21Р.

Cтеклодувная горелка ручного типа СТ-21Р неполного внутреннего смешивания предназначена для обработки твердого боросиликатного стекла и может сжигать природный газ или пропан-бутан вместе с кислородом и воздухом. Горелка имеет четыре регулировочных игольчатых вентиля по одному для газа и воздуха и два для кислорода, при этом часть кислорода смешивается с горючим газом внутри горелки, а часть вне ее. Оптимальная настройка горелки модели СТ-21Р позволяет достичь температуры пламени до 2800 °C при максимальной мощности около 4 кВт.

Подробное описание горелки представлено на странице сайта горелка ручная трехпроводная стеклодувная мод.СТ-21Р.

При работе с размягченным стеклом стеклодуву помимо газовой горелки необходимо иметь комплект разверток для обработки торцов трубок, отверстий, изготовления фланцев, а также придания размягченному стеклу необходимых форм и конфигураций.

Комплект Р-11, содержит 11 типоразмеров разверток 4-х форм, изображенных на нижеследующем рисунке. Этот комплект обеспечивает стеклодува необходимым инструментом этого типа для выполнения практически любых видов работ.

Подробное описание состава комплекта разверток Р-11 представлено на странице сайта Комплект разверток для стеклодувных работ Р-11.

В заключение приведем сводную таблицу расхода газовых сред для вышеуказанных горелок за один час непрерывной работы. Щелкнув на наименовании модели можно перейти к ее подробному описанию.

При пользовании таблицей надо принимать во внимание, что 1 кг пропан-бутана дает 0,535 м³ паров, а при сжигании в горелке пропан-бутана вместе с кислородом максимальная температура пламени 2850ºС достигается при соотношении паров пропан-бутана к кислороду равным 1,42 м³/м³. Дальнейшее увеличение этого соотношения повышения температуры пламени не дает, а при снижении подачи кислорода температура пламени уменьшается и при соотношении 1,3 м³/м³ температура пламени будет 2700ºС а при соотношении 1,27 м³/м³ температура пламени будет 2600ºС.

Аналогичные данные при сжигании природного газа (метана) с кислородом равны: при соотношении газ кислород равным 1,18 максимальная температура пламени составляет 2780ºС, а при соотношении 1,1 будем иметь 2600ºС.

Порядок приобретения горелок

С порядком приобретения всех вышеупомянутых горелок для стекла можно ознакомиться на соответствующей странице "Как купить".

Цены на горелки представлены на сайте www.labgorelka.ru

Горелки отгружаются со склада в Москве во все регионы РФ.