Газовая горелка для пропанового баллона

Множество друзей и знакомых имеют хобби связанное с пребыванием на природе. Охота, рыбалка, туризм, экспедиционные поездки разного формата. Технический прогресс уже очень плотно вошел в наш туристический быт и приготовление пищи и разогрев воды с использованием газовых горелок уже очень плотно вошел в наш обиход. В плюсах использования газа можно отметить доступность (большое количество производителей горелок, газовых ламп и баллонов к ним, наличие отечественных производителей), отсутствие копоти, маленький вес оборудования и разумная стоимость оборудования (по сравнению, например, с мультитопливными горелками). Минус, по сути, только один — использование газового оборудования в холодное время года — вот тут и начинаются сложности.
Эту заметку побудил написать опыт очередного выезда на природу с ночевкой, пришедшегося на 3 января 2017 года и январские морозы, которые только-только начинались (тем не менее температура при ночевке в неотапливаемом шатре составила (-)18). До этого я ночевал на открытом воздухе при температуре не превышающей (-) 7-8 градусов в пике и это, по видимому, некая переходная граница, за которой могут начаться реальные проблемы.

Для начала немножко теории (взятой с просторов интернета).

Почему моя газовая горелка не работает зимой?

Чтоб такой вопрос не возник в походе, лучше прочитайте эту заметку до выхода в горы:)
Итак, газовые горелки питаются смесью газов в газообразном состоянии (без тавтологии тут не обойтись). В баллоне эта смесь находится в жидком. Встряхните баллон. Чувствуете? Внутри плещется жидкость. Вспомним уроки физики: жидкость начинает испаряться, когда температура вещества превышает температуру его кипения.
Теперь давайте разберемся, что же происходит летом и зимой.
Лето. Воздух нагревает баллон до относительно высоких температур, выше температуры кипения газа – газ кипит – испарения создают в баллоне избыточное давление – из-за давления часть испарений вырывается из баллона в горелку, по пути смешиваясь с воздухом – на выходе из горелки происходит эффективное сгорание газа. А мы получаем горячий обед.

До какой температуры можно использовать газовую горелку?
Делая выводы из вышесказанного, нам нужно, чтоб газ в баллоне был нагрет выше температуры кипения. Но, на самом деле, этого мало. Если мы хотим полакомиться горячим обедом, то нам просто необходимо, чтоб давление внутри баллона было достаточное для выхода большого количества газа в горелку. Для этого нам нужен зазор в несколько градусов.

Газы из нашего баллона кипят при температурах:
бутан (нормальный бутан, н-бутан)…-0,5°С
изобутан …-11,73°С
пропан…-42,09°С

Значит, если в нашем баллоне преимущественно бутан, то его можно эффективно использовать при температуре выше 5°С. Если только пропан с изобутаном, то можем идти в -10°С. Одного пропана в баллоне быть не может, потому что летом давление газа внутри баллона просто разорвало бы его.
Очень кстати! Если вы решили перезаправить свой баллон, то ни в коем случае не просите и не соглашайтесь на заправку чистым пропаном. В лучшем случае, в походе с таким баллоном вы увидите красивый фейерверк, а в худшем – это будет последний ваш поход.
Значит только до -10°С? Неужели ничего нельзя предпринять?
Конечно можно! Во-первых, прочтите и запомните такие вот полезные маленькие хитрости. А во-вторых, в зимний поход берите горелку с предварительным подогревом топлива. Используя первое и второе опытные туристы пользуются газом при температурах -20°С и ниже.

Как сохранить работоспособность газового баллона при низких температурах?

Если для своей походной кухни вы выбрали газовую горелку, то эти советы специально для вас.

Немного физики.
Движение газовой смеси из баллона к горелке обусловлено избыточным давлением внутри баллона. Избыточное давление образуется из-за того, что температура газовой смеси в баллоне выше температуры ее кипения.
Когда температура баллона опуститься ниже температуры кипения (или даже будет примерно такой-же), то испарение газа прекратиться и ваша любимая горелка перестанет работать.

Чтоб избежать этого в холодную погоду следуйте простым и надежным советам.

Совет 1.
При покупке газового баллона обратите внимание на состав смеси. Для зимнего похода нам нужна смесь пропана с изобутаном. Обычный бутан (нормальный бутан, н-бутан) перестает кипеть уже при температуре ниже -0,5°C, поэтому для холодной погоды он совсем не пригоден. Ищите газовую смесь без него.
Этим требованиям соответствуют, к примеру, газовые баллоны MSR IsoPro. Состав смеси в них: изобутан 80%, пропан 20%.
Если смесь без бутана не удалось найти, берите баллон с минимальным его содержанием.

Совет 2.
Чтоб быстрее запустить горелку, держите баллон в теплом месте. Днем, за час до трапезы, положите во внутренний карман куртки. На ночь заберите баллон к себе в спальник. Да, звучит очень странно – спать с баллоном, но этим вы обеспечите себе горячий завтрак.

Совет 3.
Используйте ветрозащитный экран. Даже если ветра нет. Окружите горелку с трех сторон на расстоянии 10-15 см, четвертую оставьте для притока кислорода. Снизу под баллон положите изоляцию, например, кусочек коврика. Ветроэкран удержит тепло и баллон будет лучше прогреваться. Не придвигайте экран ближе к горелке и контролируйте нагрев баллона рукой. Если руке становиться очень тепло или горячо – выключите горелку, дайте баллону остыть. А перед следующим запуском отодвиньте экран дальше.
Перегревать баллон опасно – БА-БАХ!
Для облегчения рюкзака, в качестве ветроэкрана используйте подручные средства, например, ваш не надувной коврик.

Совет 4.
Чтобы поддерживать баллон нагретым, его можно опустить в воду. Температура воды в жидком состоянии всегда выше 0°C. А температуры кипения пропана и изобутана -42,09°C и -11,73°C. Таким образом вы получите запас минимум в 12°, которого будет достаточно для испарения газа. Если вы решили поставить баллон в подогретую воду (нагретую в первые минуты работы горелки), то следите, чтоб она не была горячей. Слегка теплая – максимум! БА-БАХ!, помните? Подложите под емкость, в которой стоит баллон, изолирующий материал. Кусочек коврика – отличный вариант.
Не окунайте баллон “с головой”. Но если так получилось, то перед использованием хорошо продуйте клапан.

Оговорка
Эта информация полезна для горелок без системы подогрева топлива. Для горелок, оборудованных системой подогрева топлива (на фото ниже), состав смеси и температура баллона играют меньшую роль. Об этом я расскажу в другой заметке.

Итак, возвращаемся к моему личному опыту. Года с 2003 мы уже использовали в поездках газовые горелки и лампы:

Ночевка на открытом воздухе в январские морозы 2017 года принесла мне важное открытие — при температуре ниже 5 градусов мороза с Campingaz вы останетесь без горячей еды и питья по двум причинам:
1. Ни одна из моделей газовых горелок компании Campingaz не оборудована системой предварительного подогрева топлива, холода французским конструкторам неведомы и в горы они тоже не ходят.
2. Состав газа в баллонах компании Campingaz затруднительно использовать при температуре ниже (+) 5 градусов Цельсия:
Баллон газовый Campingaz CV470, розничная стоимость 470 руб.

***
Кто виноват — понятно, что делать?

1. Замена горелки на модель, предназначенную для эксплуатации в холодное время года, оборудованную системой подогрева топлива. Об это напишу в отдельной заметке 😉
2. Подбор газового баллона, оптимального для использования в холодное время года.
Не берем в расчет всякую экзотику и посмотрим на модели двух производителей, широко представленных в продаже: MSR и Kovea:

Баллон газовый MSR ISO PRO, розничная стоимость 725 руб.

Баллон газовый Kovea 450, розничная стоимость 360 руб.

Ну как бы вывод напрашивается следующий:
— баллоны Kovea имеют оптимальное соотношение цены-качества. Можно использовать всепогодно, весна-лето-осень с горелками обычного типа, зимой с горелками со встроенной системой подогрева топлива (до (-)23 градусов Цельсия);
— "брендовый" баллон американской компании MSR, по внешнему виду и стране-производителю, делается так же на заводе Kovea. Нет никакого смысла платить дороже за содержание пропана больше на 5%, чем у Kovea, с учетом 2-х кратной разницы в цене. Актуален только для плановых поездок в запредельные холода (более 23 градусов мороза).

Устройство мягкой кровли при помощи клеевых составов – занятие малопроизводительное, особенно, если площадь покрытия более 100 м 2 . Некоторые виды покрытий, например, из окисленных битумов на стеклополимерной основе вообще с трудом поддаются склеиванию, а прочность шва оказывается весьма низкой. Вместе с тем существует альтернатива – приплавление мягкой кровли струёй открытого пламени. Способ эффективный и универсальный, но для его реализации требуется специальная горелка газовая для кровельных работ.

Классификация газовых горелок

Горелки могут быть не только газовыми, но и жидкостными. В последнем случае они работают на дизельном топливе, но распространены меньше, поскольку их эффективность проявляется лишь при пониженных до +10…+15ºС температурах внешнего воздуха.

Различают подобного вида горелки по следующим признакам:

1. По виду применяемой горючей смеси. Кроме упомянутых жидкостных и газовых используются ещё и комбинированные конструкции, когда в рабочую зону одновременно с горючим газом (пропаном и, значительно реже – ацетиленом) подаётся воздух или кислород.
2. По количеству рабочих сопел. Горелки газовые для кровельных работ могут иметь от 1 до 4 сопел. В последнем случае расширяются технологические возможности устройства (например, ширина захвата рулонного материала), но одновременно возрастает расход горючего газа.
3. По наличию или отсутствию редуктора. Безредукторные горелки, хотя и конструктивно проще, не обладают функцией регулирования потока газа, что неудобно в практике их применения.
4. По способу поджига струи газа. Современные конструкции рассматриваемых устройств имеют узел пьезоподжига, что значительно функциональнее, чем применение для этих же целей спички или зажигалки.
5. По конструкции газоподающей трубки. Она может быть прямой или согнутой под углом, нормальной и укороченной длины.

Работают такие горелки от баллонов. На баллон устанавливается редуктор или другое газораспределительное устройство. Для баллонов с пропаном, при небольшом объёме работ возможна их установка на крыше, в остальных случаях применяются шланги, длина которых не должна быть более 12…15 м.

Большинство конструкций пропановых горелок для кровли могут использоваться и с другими целями, например, для снятия старой краски (успешно заменяют паяльную лампу), для разогрева медных или латунных труб перед их сваркой, для подогрева остывшего битума и т. д.

Являясь устройствами, при работе которых используются горючие и взрывоопасные смеси, промышленные исполнения газовых горелок изготовляются по техническим требованиям ГОСТ 17356-89. Стандартом нормируются следующие эксплуатационные показатели:

• Стопроцентная герметичность запорных органов, управляющих подачей газа;
• Плавность подачи пропана;
• Наличие противоветровой защиты от самопроизвольного задувания;
• Надёжное отключение аппарата и время срабатывания;
• Пределы регулирования тепловой мощности.

Конструкция

Узлы газовой горелки для кровельных работ рассматриваются на примере комбинированной газовоздушной горелки с подсосом воздуха из окружающей среды. Устройство такого аппарата включает в себя:

1. Камеру для предварительного разогрева топлива, в которую герметично вмонтирован электронагревательный элемент с регулятором силы тока. Узел комплектуется опционно, в случае, если большинство кровельных операций будет производиться при пониженных температурах окружающего воздуха.
2. Корпуса, изготавливаемого из жаропрочной стали, в котором происходит смешивание пропановой струи с воздушной.
3. Форсунки, соединяющейся с корпусом при помощи накидной гайки, имеющей надёжное уплотнение.
4. Управляющего клапана, который выполняет постоянный контроль за текущими значениями давления пропана, поступающего в смеситель горелки. При длительных перерывах в работе подача газа отключается.
5. Удлинительной трубки, в которую подожжённая смесь поступает от рассекателя потока, смонтированного сразу за форсункой.
6. Мундштука, форма которого определяет ширину горючей смеси, выходящей из сопла горелки. Мундштук обеспечивает также ветрозащиту струи.
7. Вентиля, который управляет подачей газовоздушной смеси и длиной пламени.
8. Ручки, которая изготавливается из термостойкого пластика.

Кроме того, в комплект поставки газовой горелки для производства кровельных работ могут входить сменный инжектор, набор уплотнительных прокладок из паронита и присоединительный хомут на баллон. Большинство конструкций данных агрегатов рассчитываются для баллонов с пропаном (стальных сварных, ёмкостью 50 л по ГОСТ 15860-84). Для эксплуатации таких горелок потребуется также одноступенчатый баллонный редуктор (например, БПО 5-3) и комбинированный резиновый шланг первого класса по ГОСТ 9356-75 диаметром 9 мм, с нитяной оплёткой.

Эксплуатация кровельной горелки выполняется в следующей последовательности. Перед запуском проверяют герметичность уплотняющих прокладок, для чего через горелку пропускают воздух. При необходимости уплотнительные кольца заменяют, садят на герметик, и применяют не ранее, чем через сутки.

При включении пропановой горелки вначале открывают вентиль подачи воздуха, затем — газа, и далее зажигалкой, спичкой либо системой пьезоподжига воспламеняют воздушно-газовую смесь. Перемещением рассекателя регулируют требуемую длину факела, а при помощи мундштука – ширину. Если требуется, то устанавливают на мундштук переходник в виде раструба с несколькими рабочими соплами. Отключение устройства производят в обратной последовательности.

Выбор горелки для кровельных работ

Основными эксплуатационными характеристиками горелок газовых для кровельных работ считаются:

1. Расход пропана, кг/ч.
2. Тепловая мощность горелки, кВт.
3. Пределы регулировки длины факела, мм.
4. Наибольшая ширина прогрева рубероида или иного материала, используемого для укладки мягкой кровли.
5. Номинальная температура разогрева поверхности, ºС.
6. Удельный расход топлива на единицу укрываемой поверхности, кг/м 2 .
7. Вес горелки, кг.

Параметры выбирается из соображений удобства эксплуатации. Например, горелкой, которая имеет массу более 1,5…2 кг, длительное время работать просто неудобно. Таким же образом определяются и с длиной факела. Обычно этот параметр принимается в пределах 300…900 мм, причём в последнем случае горелкой можно работать стоя.

Ряд характеристик зависит от теплоёмкости материала мягкой кровли. В частности, для готовности рубероида нужны температуры 160…180ºС, а для наплавляемых материалов – 300…350ºС.

Для производительности процесса важна зависимость между тепловой мощностью горелки W (указывается в паспорте на изделие) и расходом газа V (параметр важен для баллонов с пропаном). Для подсчёта можно воспользоваться зависимостью

Q = 12,88 кВт·ч/кг – теплотворная способность пропана;

n — количество насадок/раструбов, по которым горящая газовоздушная смесь направляется на нагреваемый (или расплавляемый) кровельный материал;

η = 0,8…0,91 – КПД процесса нагрева (с увеличением числа насадок КПД уменьшается).

Наиболее популярными моделями газовых горелок для кровли являются:

• ГВ-850. Обладает регулировочным вентилем для подачи газа, длина факела легко управляется при помощи рычага. Мощность горелки позволяет эффективно использовать её также для разогрева металлопластиковых труб и для подготовки медных сплавов к сварке или пайке. Цена – 1700…2200 руб.;

• ГГС-1-1,7. Пользуется популярностью из-за достигаемых высоких температур нагрева, простоты и надёжности конструкции. Цена — 2000…2200 руб. Вариант этого же устройства, но с 4 раструбами и раскатчиком обойдётся в 12000…12500 руб.;

• ГГС-1-1,0. Самая компактная из горелок отечественного производства, позволяет работать в стеснённых пространствах, используя баллон ёмкостью 5 л. Цена – 1300…1500 руб.;

• ГВ-250У. Отличается простотой и надёжностью конструкции, имеет встроенное устройство для принудительного подсоса воздуха. Цена – 1100…1200 руб.;

• Kemper-1200 (Италия). В комплекте – несколько сопел с разной шириной щели, возможность работы с пропановыми баллонами ёмкостью до 100 л, эргономичная форма рукоятки. Цена – 4400…4700 руб.

Несколько слов о возможности и целесообразности изготовления рассмотренных горелок своими руками. Ввиду необходимости весьма тщательной герметизации всех соединений, а также высокой точности изготовления всех деталей, самостоятельно смастерить подобное устройство сложно. Особо ответственный участок работы – это изготовление узла подачи и смешивания. Кое-что можно позаимствовать из сварочной газовой горелки, а ручку, удлинитель и шланг подобрать по рекомендациям специалистов.

Некоторые технологии строительства, монтажа трубопроводов, ремонта автомобилей связаны с применением направленного открытого пламени. В быту популярны газовые горелки на баллончик – небольшие приборы, позволяющие регулировать направление, силу и температуру огня.

Модели отличаются по назначению, конструкции, виду топлива, поэтому перед покупкой необходимо учесть основные критерии и приобрести устройство не только удобное, но и экономичное.

Чтобы облегчить задачу выбора, мы подготовили подробную классификацию портативных горелок, привели практичные рекомендации по определению лучшей модели, а также обозначили правила безопасной эксплуатации газовых устройств.

Виды портативных горелок

Газовыми горелками называют устройства, различные по конструкции и назначению, но их объединяет общая черта – функционирование производится от газа.

Портативные устройства, предназначенные для работы от маленькой тубы, наполненной пропан-бутаном или другим газом, не нужно путать с духовками или мощными агрегатами для сварки, которые работают от природного газа или большого баллона.

Предлагаем краткий обзор основных элементов конструкции недорогой горелки для газового баллончика, которая служит прекрасным образцом домашнего устройства. Оно может пригодится для ремонта на даче или для барбекю.

С помощью компактного прибора можно быстро разжечь мангал, нагреть болты или гайки на морозе, расплавить пластиковые детали, обработать термоусадки. Температуры пламени (до +1300°С) хватает для пайки металлических труб.

Это пример горелки популярного среди пользователей типа, но ассортимент приборов намного шире. Рассмотрим наиболее востребованные виды.

Различие по сфере использования

Открытое пламя может потребоваться и в быту, и на отдыхе, и во время выполнения монтажных работ. Одна из сфер применения – туристическая. В походных условиях с помощью простого прибора разжигают костер, разогревают консервы.

Горелки с направленным факелом «пистолетного» типа часто применяют в монтажных работах при пайке медных труб, для сгибания пластиковых элементов.

Высокотемпературными мощными лампами можно обрабатывать и стальные детали, но для этого требуется твердый припой и немного измененная техника пайки.

Также газовые портативные горелки применяются для следующих работ:

• обработка деревянных деталей;
• розжиг мангала, костра на даче без использования химических средств;
• прокаливание и резка металлических заготовок;
• опаливание туш животных при разделке;
• оттаивание замерзших трубопроводов.

Полезный прибор всегда под рукой у мастеров-умельцев, которые самостоятельно любят благоустраивать дом и облагораживать приусадебный участок. Горелка может пригодиться в автомастерской, при строительстве теплицы или других сооружений.

Деление по способу присоединения баллончика

Картридж с горючим является расходным материалом. Как только топливо заканчивается, он отсоединяется от горелки, а на его место устанавливается новый баллончик.

Существует несколько видов присоединения картриджа к устройству:

• резьбовые – фиксируются с помощью резьбы, проще говоря – накручиваются;
• цанговые – надеваются и слегка поворачиваются в одну из сторон;
• клапанные – закрепляются фиксатором;
• прокалываемые – соединяются с помощью легкого нажатия.

Резьбовые модели встречаются чаще остальных. Они образуют прочное соединение двух элементов, которые можно в любой момент разъединить. Прокалываемые, напротив, нельзя отключать, пока газ в баллончике не закончится.

Слабая сторона цанговых устройств – быстрое разбалтывание фиксатора, вследствие чего происходит потеря газа.

Более надежными считаются клапанные горелки, которые обычно предназначены для разогрева пищи.

Различие газовых горелок по типу топлива

Производители используют различное горючее для наполнения расходных картриджей. Выбор сжиженного газа основывается на назначении горелок, требуемой температуры пламени, мощности. Чтобы улучшить характеристики состава, иногда смешивают несколько различных видов топлива.

Чаще остальных применяются следующие комбинации веществ:

• смесь пропана и бутана (70:30) – в основном, для летнего применения, но с устройством нагрева используется и зимой;
• комбинация пропана, бутана и изобутана в различных пропорциях;
• смесь MAPP – метилацетилен-пропадиен-пропан, чаще используется для сварки при температуре 1600-2500°С.

Но бывают баллончики, заполненные каким-то одним газом, например, бутаном.

Выбор топлива важен, когда предстоят работы в жестких условиях – на морозе или на большой высоте. А летом для розжига мангала или костра подойдет любой универсальный газ.

Особенности конструкции и принцип работы

По конструкции горелки бывают различными – от элементарных приборов с соплом до более сложных механизмов, оснащенных устройством подачи воздуха и пьезорозжигом.

Рассмотрим конструкцию горелки, предназначенной для сварки металла.

Конструкция с инжектором и обратным клапаном повышает производительность работ и снижает потребление горючего.

Практически все портативные бытовые приборы относятся к так называемым инжекционным горелкам, когда для поддержки пламени воздух засасывается внутрь горелки естественным путем.

Внутри, в специальной камере, происходит смешивание топлива с воздухом, в результате чего горючее после подачи искры воспламеняется.

Из смесительной камеры смесь газов поступает в сопло-насадку, где распределяется по каналам. В конце конструкции, в месте образования факела, располагаются огневые отверстия – окончания каналов.

Варианты насадок по строению: кольцевые, щелевые, трубчатые.

Советы по выбору оптимальной горелки

Компактные ручные горелки покупают с удовольствием, так они имеют массу преимуществ перед жидкотопливными, более «серьезными» устройствами. Они быстро поджигаются, почти не пачкаются, требуют минимума ухода.

Критерий #1 – сфера использования прибора

В первую очередь следует точно определить, для чего будет применяться газовый прибор, так как горелки для пайки и для разогрева пищи кардинально отличаются и по конструкции, и по параметрам.

Строительные приборы чаще напоминают по форме пистолет. При работе их удобно держать одной рукой, а другой в это время можно поддерживать деталь или подносить припой.

Критерий #2 – технические характеристики модели

Такие характеристики, как вес и размеры важны, если горелку приходится брать в пешие походы или часто использовать в быту. Тяжелый инструмент вызывает быструю усталость, тогда как легким работать намного удобнее.

Обращаем внимание на такие характеристики, как:

• температура пламени – от 480 до 2500°С;
• температура нагрева – от 550 до 2500°С;
• мощность – 0,5-3 кВт;
• возможность подключения баллончиков с разным топливом;
• способ присоединения картриджа к горелке;
• тип пламени, форма факела;
• расход топлива – от 60 до 1000 гр/ч;
• вес – от 50 граммов до 1,7 кг.

Если вы приобретаете горелку специально для пайки медных труб, то подойдет низкотемпературная модель.

Для резки или сварки стальных деталей потребуется более мощный аппарат, который обычно называют резаком или сварочной лампой.