Горелка + Своими руками

Не всегда и не везде хорош принцип «выше-быстрее-сильнее» - и в домашней мастерской случаются задачи для миниатюрного инструмента. Взять те же горелки. В большинстве случаев безусловное – Больше!, Мощнее! но точная пайка мелочей твердым припоем, но работа с электролизером небольшой мощности, ювелирное дело, работа со стеклом. Здесь, речь пойдет именно о стеклодувном применении небольшого стационарного электролизера.

Стеклянное приборостроение и кустарное электровакуумное производство подразумевают, в том числе и высококачественное спаивание нетолстого стекла. Обычно, такие работы выполняются в пламени настольных или ручных стеклодувных горелок. Газо-воздушных или газо-кислородо-воздушных, при этом, надежное герметичное спаивание стекла требует изрядной квалификации стеклодува. Применение для такой работы кислород-водородной горелки усложняет оборудование, но резко упрощает процесс и существенно повышает качество спаев, выполненных даже малоопытным стеклодувом.

Кислород-водородный факел очень горячий и жёсткий. Стекло он расплавляет быстро и до совершенно жидкого состояния. В стеклодувном деле гремучий газ удобен или как высококалорийная добавка к газовоздушным горелкам, или в виде самостоятельного факела очень маленького размера, еще не продавливающего, не разбрызгивающего стекло. Такая горелка с микросоплом, а речь идет о диаметрах от 0,1 мм, может преотлично питаться гремучим газом от простого электролизера относительно небольшой настольной мощности. В комплекте с простой «подогревной» горелкой с широким мягким низкотемпературным пламенем (газовоздушная - инжекционная, радиационная), для первичного разогрева стеклянной работы и предотвращения термоударов, микрогорелка на гремучем газе позволяет легко и с высоким качеством спаивать даже довольно крупные детали. 

Микрогорелки с электролизерами используются традиционно и, как правило, вынуждено. У аппаратов небольшой мощности, производительности хватает только на них. Обычно, в качестве сопла для такой горелки используется игла от медицинского шприца – выбор объяснимый легкодоступностью, но неважный в теплотехническом смысле. Игла шприца – тонкостенная трубочка из плохо проводящей тепло нержавеющей стали. Малейший локальный перегрев и она оплавляется кислород-водородным пламенем. Напротив, в качестве сопла для такой горелки следует предпочесть толстостенный капилляр из медных сплавов. В крайнем случае, иглу можно обмотать нетонкой медной проволокой и тщательно пропаять серебром.

Медные или латунные капилляры, диаметром от ~0.15 мм сейчас вполне доступны, но еще один несложный вариант изготовления микросопла – сверление. Теория говорит - для достижения спокойного ламинарного потока газа и выраженного иглоподобного факела, длина сопла должна быть не короче 3…5 её диаметров. Так, для диаметра отверстия 0,3 мм, глубина сверления может быть всего 1 мм. Более того, тонкие глубокие отверстия могут представлять затруднения в эксплуатации – сложно прочищаться при неизбежных засорах. Практика показала – сверление неглубокого отверстия спиральным сверлом 0,3 мм. в бронзе и латуни, не представляет сложности. Сверла недороги и доступны. 

Что потребовалось для работы.

Набор некрупного слесарного инструмента, мелочи. В работе использовался сверлильный станок, электролизер для пайки твердым припоем, УЗ мойка.

К делу.

Здесь, описано изготовление сменного наконечника с соплом для имеющейся микрогорелки. Для основания подобрал медную 7 мм трубку, аналогичную штатной. На трубке-заготовке уже имелся изгиб, хотя и выполненный не вполне хорошо – без внутренней набивки, а потому несколько сплющенный. Заготовка была признана удовлетворительной. Примерив и разметив, отрезал нужную часть роликовым резаком (Фото 2).

Роликовый резак продавливает мягкую медь – для выравнивания образующегося сужения пришлось поработать круглым надфилем и наждачкой.

Для сопла подобрал латунную заготовку. Латунь, превосходный материал для такого применения – легко обрабатывается, хорошо паяется мягкими и твердыми припоями, имеет малый КТР (коэффициент термического расширения).

Длинную стойку спилил у основания ювелирным лобзиком. Длинна – с запасом, для удобства предварительной обработки. Утолщенная часть с внутренней резьбой чуть великовата.

Канавки на сверле невеликие, при работе нужно часто извлекать инструмент для удаления стружки. Случается удачно приобрести сверла несколько конической формы, особенно склонные ломаться. Отчасти помогает смачивание спиртом.

В ответственных случаях канал сопла следует отполировать, например, толстой ниткой натертой пастой ГОИ. В случаях особо ответственных, заднюю часть канала, примерно на ¾ делают еще и слегка конической, специальной разверткой. Практика, однако, показала, для гремучего газа и предложенных диаметров сопла, обычного сверления довольно вполне.

От пластинки фабричного ювелирного припоя ножницами отрезал полоску и зажал в обратном пинцете. Флюс – бура. Вносить ее удобно раскалив нетолстую стальную проволочину и макнув в порошок. Налипшую подплавленную буру перенес на раскаленные детали, убрав факел – сдувает. Нагревал место пайки гремучим газом из электролизера. Дидимовые стеклодувные очки защищают глаза и вырезают натриевое «содовое свечение» - место пайки хорошо видно.

Нагрев обычной инжекционной горелкой на пропане. По остыванию – немедленная отмывка от остатков флюса в теплой воде. Сначала вручную, старой зубной щеткой, затем несколько циклов в УЗ мойке.

К слову, диаметр 0,3 мм. глубокого отверстия, теоретически, является «предельным» для гремучего газа – с таким соплом, до некоторой степени, можно быть уверенным в отсутствии обратного удара.

Babay Mazay, май, 2022 г.

Небольшая ручная горелка малой производительности предназначена, в основном, для сжигания гремучего газа полученного в электролизере. Такие аппараты более-менее значительной мощности требуют слишком много материалов и расходуют прорву электричества, строят их редко. В основном, домашние практические электролизеры имеют небольшую мощность и производят весьма умеренное количество газа – для работы с ними требуются специальные горелки с тонким моносоплом. Речь идет о диаметрах 0,1…1 мм. Гремучий газ имеет чрезвычайно высокую температуру горения и даже малый факел такого пламени оказывается более чем полезен в домашней мастерской.

Горелка конечно может работать и на других, предварительно подготовленных, газовых смесях – парах бензина, газокислородных смесях, горелку при этом удобно снабдить двумя входными патрубками, а смешивание производить в полой металлической рукоятке.

Горелка имеет простую конструкцию не требующую токарных работ и собрана из подножных материалов пайкой. Возможность смены наконечника горелки существенно расширяет ее возможности, хотя в работе стационарной, специализированный инструмент всегда удобнее и практичнее универсального.

Что понадобилось для работы.

Кроме заготовок деталей - набор инструмента для некрупных слесарных работ, в том числе и пайки. Расходные материалы, мелочи.

К делу.

Главная деталь горелки – сопло, здесь весьма тонкое, причем, очень желательно иметь его более-менее толстостенное и из меди или сплавов – отвод тепла. Куда как сильнее распространены подобные трубочки из нержавеющей стали – медицинские иглы для инъекций, однако, нержавеющая сталь – неважный теплопровод, да и иглы тонкостенны. При их применении лучше всего поверх иглы сделать намотку из зачищенной медной проволоки и пропаять ее серебром.

Медные же капилляры можно найти, например, в аппаратах для хроматографии и т. п., наконец просверлить заготовку. Без особенного труда можно найти сверла 0.4 мм. Для получения спокойного длинного пламени длинна сопла должна быть по крайней мере пятикратной по сравнению с диаметром. Для указанных малых диаметров сделать такое отверстие сверлом не слишком трудно. Сверлить следует неподвижным сверлом, вращая прутик-заготовку. Прекрасный материал для сверленного сопла – троллейбусный провод. В идеале, внутреннюю поверхность сопла следует отшлифовать, например, толстой ниткой с пастой ГОИ.

Свой медный капилляр подобрал в доставшемся по случаю автомобильном хламе (Фото 2). Нетонкие стенки, внутренний диаметр около 0,7 мм.

Десяток сантиметров на конце отжег – нагрел компактной газовой горелкой на кирпичике, до малинового свечения, дал остыть. Мягкую податливую медь выровнял подобно старому обмоточному проводу – несколько раз с изгибом пропуская через комок ветоши.

Держатель сопла – нетолстая, внешним диаметром - 6 мм, медная трубка. Ее кусочек отжег (Фото 3) аналогично капилляру, плотно набил сухим песком и заткнул деревянными пробками. В слесарных тисках, между брусочками из мягкого дерева, согнул заготовку на оправке (Фото 4), удалил пробку, вычистил от песка.

Установка сопла -  короткую часть держателя (Фото 4) укоротил ювелирным лобзиком, зачистил круглым надфилем место посадки сопла. Сопло закрепляется пайкой – нужна весьма плотная посадка деталей с минимальными зазорами, чтобы задействовать капиллярные силы. Для уплотнения сопла применил намотку из медного провода. В несколько примерок подобрал его толщину. Зачистил конец от лаковой изоляции наждачкой, отжег, остудил, снова зачистил от окислов. Мягкой медью сделал намотку на медном же зачищенном капилляре-сопле – виток витку (Фото 5).

Намотку пришлось чуток подогнать надфилем. Собрал держатель – установил капилляр, ювелирным лобзиком отрезал лишнее, сформовал торец проволочного уплотнения-намотки.

Пайка сопла – выполнена твердым, медно-фосфорным, «холодильниковым» припоем. Еще лучше применить здесь припой серебряный, он меньше выгорает при высоких температурах эксплуатации.

Небольшие детали удалось нагреть той же компактной горелкой на пропане, флюс – порошок буры. Действовал так – место пайки подогрел горелкой до появления цветов побежалости и обмакнул в буру. Ее крупинки прилипли к горячей меди, при дальнейшем нагреве бура расплавляется, ее затягивает в щели. При достижении температуры малинового свечения деталей, к месту пайки прикоснулся палочкой припоя. Расплавленный, его также затягивает внутрь между деталями. Управлять растеканием припоя можно перемещая место нагрева. Дав деталям остыть, сколол стекловидные остатки флюса (Фото 6).

Игольчатый краник применил китайский, бронзовый (Фото 7). Ниже – его бракованный брат-близнец, от него взял только присоединительную резьбу с гайкой и штуцером.

В качестве ручки-корпуса горелки применил отрезок медной водопроводной трубы Ø 15 мм. Зачистил конец трубы, подогнал к нему входную часть краника – пришлось подточить мелким напильником резьбу до плотной посадки. Спаял мягким припоем олово-медь – эта часть уже не будет сильно нагреваться. Пайка огневая, со специальной пастой-флюсом (Фото 8).

Присоединительную к горелке резьбу, сделал из кусочка бракованного игольчатого краника (Фото 7, внизу) – брата-близнеца регулирующего. Это кстати – унификация, вещь полезная. Итак, от остатков краника ножовкой по металлу, в тисках, отпилил нужную резьбу и часть корпуса. Имеющееся некрупное отверстие (Фото 9) рассверлил крупным сверлом до максимально возможного диаметра (Фото 10).

Его внутренний диаметр подошел чудо как хорошо. Использовал оловянный припой и пасту-флюс. Собранный держатель за штуцер притягивается к кранику накидной гайкой.

Первый цикл отмывки – в нейтрализующем растворе кальцинированной соды, второй – в чистой воде.

Babay Mazay, апрель, 2021 г.

Продолжаем снаряжать рабочее место стеклодува в домашней мастерской. На этот раз речь пойдет об огневом оснащении – несложное приспособление для большой настольной горелки позволит более полно использовать ее факел и несколько увеличить температуру разогреваемой заготовки и скорость нагрева, а перебирать пальцами для вращения стеклянной трубки теперь можно допустить пореже. Отражатель представляет собой небольшой кружок асбеста укрепленный на удобной подставке. Установив его за нагреваемой в пламени заготовкой мы возвращаем часть улетающего тепла на стекло, что равноценно использованию второй горелки напротив, хотя и менее мощной.

Интересно, что подобный нагрев встречным пламенем применялся исторически и как основной. Тип такой горелки именовался «американской». Привычная же однопламенная настольная горелка – «пушка» - «немецкой». Специальные ручные горелки со встречным пламенем очень часто применялись для быстрого и равномерного разогрева участка штенгеля – нетолстой трубочки соединяющей электровакуумный прибор с откачным постом - отпайки лампы и нередко при станочной обработке стекла. 

Классическая литература по стеклодувному делу рекомендует отражатель - плоский кружок из асбестового картона закрепленный на проволочной рамке. Здесь, мы попробуем изготовить отражатель вогнутой куполообразной формы, чтобы при работе и несколько концентрировать разлетающееся тепло на более-менее компактном участке. Для этого применим другой способ изготовления – мокрая формовка асбеста, тем более, что этот дешевый огнеупор очень удобен и применяется в стеклодувном деле часто – пробки, держатели, проставки, разного рода специальные колпачки для замедления охлаждения и прочая оснастка для контакта с разогретым стеклом. Опять же, заготовками могут быть самые непрезентабельные обрезки асбеста, буквально мусор.

К делу.

Обычно в литературе предлагается конструкция на квадратной дощечке-подставке и судя по винту-стопору, с регулированием по высоте (Рис. 4). Располагая самодельным токарным станком по дереву не сделать подставку точёной – грех. Проволочную рамку в деревянной ножке мы замуруем, а регулировку высоты будем делать подкладывая под всю конструкцию отрезки дощечек.

Для установки в станок применим самодельную мини-планшайбу с привинченной технологической деревяшкой. Перед опиливанием квадратной заготовки находим её середину как пересечение диагоналей и циркулем вычерчиваем максимальную окружность, опиливаем углы. Деревяшку на планшайбе обтачиваем и торцуем на станке. Имея центр граненой заготовки, вычерчиваем окружность несколько больше диаметра планшайбы и приклеиваем её термоклеем. Для небольших заготовок его прочности довольно, а более крупные на первоначальном этапе обдирки можно усилить - поджать задним центром.

Подобрал в поленнице подходящей толщины без существенных дефектов, обрезал торцы на маятниковой пиле, обтесал топором на чурбачке до более-менее цилиндрического состояния. Центроискателем нашел центры торцов и накернил их. Под задний неподвижный капнул машинного маслица, под ведущий плоский трезубец пропилил ножовкой неглубокий паз для лучшего зацепления. Вместо утилитарной формы вдруг родился этакий шахматный ферзь. Оставим! На дне, контролируя штангенциркулем, проточил шип для сборки с подошвой. Отшлифовал.

Готовую подставку отделал несколькими слоями прозрачного матового лака с промежуточной сушкой и легкой шлифовкой некрупной затертой наждачкой. Лак – финский «Яло» дает очаровательную поверхность напоминающую вощение, опять же, грязными руками не захватается.

Придал слепку более-менее правильную форму и загладил влажную поверхность пальцами. Несколько дней сушил на форме, в теплом месте. Подсохший отражатель досушил в горячем месте печи.

Дистанцию подобрал минимальную, но такую, чтобы удобно было работать в самой горячей части пламени – на кончике яркого «языка». Фокус асбестового отражателя, даже в относительно негорячей части факела, быстро раскаляется до свечения.

Сформованный асбест отражателя здесь подвергается интенсивному разрушающему воздействию «жесткого» факела, срок его работы, очевидно, ограничен и не слишком длителен, зато он легко ремонтируется или вовсе переделывается с повторным использованием обгоревшего. Отсюда, удобнее не замуровывать проволочную ручку в подставке насмерть. Вульгарное заклинивание двумя щепочками подобранными в дровах показало себя удовлетворительно в работе и легко разбирается. Диаметр ковшика можно сделать на четверть (на треть?) поменьше.

P. S. Интересующихся и сочувствующих располагающих литературой (книги, статьи, заметки) 1920-30-х годов касательно изготовления первых радиоламп, прошу поделиться.

Babay Mazay, январь, 2023 г.

При работе с декоративным стеклом, стеклодувная горелка является еще одной степенью свободы, еще одной возможностью, пренебрегать которой просто неразумно. Кроме того, стеклодувное дело, само по себе завораживающее действо, этакое таинство, волшебство, постепенно уходящее в забытье. Здесь речь пойдет об адаптации, приспособлении к собственным нуждам попавшей в руки волею случая, небольшой настольной стеклодувной горелки кустарного производства.

Специфика собственных работ – изготовление на горелке мелких деталей из цветного стекла для фьюзинга или декоративных стекляшек на металлических державках (lampwork). Для работ такого рода больше подходит большой длинный факел, пушистенькое такое пламя, способное быстро разогреть значительно больший кусочек стекла.

Стоит сказать, что часто нужды стеклодувов-приборостроителей противоположны, они стремятся получить ламинарный поток газа и соответственно, форму факела вроде иглы. Такое пламя выгоднее и удобнее при пайке стекла, общий же обогрев изделия осуществляют отдельной горелкой с широким мягким пламенем.

Горелка, попавшаяся мне – газо-воздушная, однорежимная, с внутренним смешиванием. Факел, формируемый ею именно игла и для помянутых занятий решительно не годился – не хватало тепла, даже при использовании паров бензина (выше температура пламени). Приходилось объединять две горелки, встречно или вместе.

Решено было горелку доработать с целью увеличения ее мощности.

Посмотрим как горелка устроена.

Схема устройства стеклодувной горелки, где: 1 – корпус горелки, 2 – диафрагма, 3 – кран пробковый подачи воздуха, 4 – кран пробковый подачи газа, 5 – гильза, 6 – центральное сопло, 7 – сопла поддерживающего пламени, 8 – отверстия настройки поддерживающего пламени.

Сопла поддерживающего пламени, как и их регулировочная часть, имеют довольно остроумную конструкцию. На дне каждого сопла тонкое отверстие задающее расход газовой смеси, затем отверстие расширяется, и скорость потока падает. В итоге получается коротенький язычок пламени. Шесть таких язычков вокруг центрального «луча» не дают ему погаснуть при высоких скоростях потока газа.

Рассверливание сопла

Видно, что для увеличения тепловой мощности горелки следует повысить расход газовой смеси без увеличения его скорости (сдувает пламя), для этого следует увеличить диаметр сопла и отрегулировать поддерживающий факел.

Исходно, диаметр центрального сопла был 2 мм, был опробован диаметр 2.5 мм, наконец 3 мм. Больше не позволяла конструкция гильзы, но этого хвалило вполне.

После рассверливания центрального сопла изменилось распределение газа между ним и соплами факела поддержки, пришлось увеличить одно из настроечных отверстий до 1.5 мм.

Факел сделался значительно толще, мощнее, на фото внизу бензиновый «бульбулятор».

Изменение схемы питания

При питании горелки парами бензина, получаемыми в карбюраторе, в горелку поступает уже готовая газовая смесь, соотношение воздуха в которой, регулируется на карбюраторе. Питание горелки может быть с успехом осуществлено по одному шлангу, через один из патрубков горелки, второй патрубок перекрывается имеющимся краном. В целом схема питания выглядит так.

Схема питания стеклодувной горелки парами бензина, где: 1 – игольчатый кран подачи воздуха в карбюратор, 2 – байпас карбюратора, 3 – игольчатый кран байпаса, регулировка качества газовой смеси, 4 – силиконовый шланг, 5 – горелка стеклодувная.

Шланг питания можно подключать к любому из патрубков горелки, на форму факела и работу горелки заметным образом это не влияет, исходил из удобства прокладки шланга. Схема питания вполне работоспособна, но имеет некоторое запаздывание при регулировании, более того, в моем вместительном карбюраторе (пропановый баллон 27 л ) имеется излишек свободного объема, собственно, уровень бензина не доходит даже до воздушной трубки, хватает испарения с поверхности. Регулирование качества смеси при этом, кроме запаздывания имеет еще и «выбег» усложняющий регулирование. Объясняется это изменением испарения бензина и его температуры (бензин при испарении охлаждается) и в системе с относительно малой массой топлива требуется некоторое время на стабилизацию. В результате, в режимах близких к критическим при резком регулировании горелка может гаснуть. Приходится крутить краник на карбюраторе крайне осторожно. Эта неприятность исчезнет или существенно ослабится при полном рабочем заполнении карбюратора топливной смесью. Смесь эта должна состоять из частично испаренного бензина – при большом количестве свежего, байпас может и не справляться с разбавлением газовой смеси воздухом. Словом, со временем все образуется, постепенно наберется большее количества тяжелых фракций бензина, но пока работать не очень удобно.

Для нейтрализации временного недостатка, опробована другая схема питания горелки с подводом воздуха и местном смешивании.

Измененная схема питания стеклодувной горелки, где: 1 – карбюратор, 2 – стеклодувная горелка, 3 – тройник на воздушном шланге, 4 – воздушный шланг, 5 – шланг подачи паров бензина.

Собственно, схема повторяет хрестоматийное включение, только вместо горючего газа используются пары бензина получаемые в специальном аппарате – карбюраторе. Патрубок на оси горелки – для воздуха, снизу - для горючего газа. Включение показало отличную работоспособность. Факел можно отрегулировать даже несколько большего размера, регулировка качества смеси четкая, мгновенная.

Факел мощный, длинный с выраженными зонами с разной температурой. Очень просто получать «коптящее пламя» для экспресс-отжига стекляшек. Единственное просящееся усовершенствование – заменить пробковый воздушный краник горелки на игольчатый или сделать у него более длинную рукоятку для удобства тонкой регулировки.

Кран байпаса на карбюраторе в общем случае перекрывается.

Babay Mazay, январь, 2019 г.

Исторически, одной из самых первых стеклодувных горелок была несколько видоизмененная стационарная ювелирная паяльная трубка – февка. Суть ее – вдувание тонкой струи воздуха в нижнюю часть спокойного фитильного пламени. Февку использовали ювелиры и часовщики для пайки твердыми припоями, февка применялась для полевых экспресс анализов на содержание металлов в рудах. Дули ртом. Стеклодувная горелка – февка кратко описана у некоторых классиков, например [1]. Паяльной трубкой с самодельной бензиновой фитильной горелкой работали многие энтузиасты на заре возникновения радио (радиолампы) [2]. Не ставя себе сугубо практических целей, работа с такой горелкой была проделана как реконструкция, как дань памяти первопроходцам ламповой эры. 

Здесь, изготовлена простая паяльная горелка на базе комнатной керосиновой лампы мощностью в семь линий. Лампа заправлена церковным вазелиновым маслом для лампадок – в отличие от керосина оно не имеет запаха и даже стоит дешевле, но хорошо работает не со всеми фитилями. Иногда, для повышения текучести чуток керосина все таки приходится подмешать.

К делу.

Минье [2] для своей горелки применял воздушную трубку с внутренним диаметром 1 мм. В своем медном хламе подобрал трубочку ~1.2 мм – от старого термореле холодильника.

Силиконовый шланг подключил к стационарной гребенке со сжатым воздухом и запитал все это хозяйство от некрупного компрессора.

На фото – нетолстая, диам. 5 мм, «штенгельная» трубочка из стекла платиновой группы (серовато-зеленый цвет торца). В такие стекла хорошо впаивается платиновая проволока, отсюда и название. Вместо платины воспользуемся специальным материалом, платинитом – биметаллической проволокой из железо-никелевого сплава с медным покрытием и имеющей такой же КТР – коэффициент температурного расширения, что и платина. Здесь, платинитовая проволока диам. 0,5 мм, с приваренным кусочком титана – остатки экспериментов с контактной сваркой. 

Разогретое стекло вносится в горячую часть факела также непрерывно вращая. Виден рыжий хвостик – т. н. «содовое свечение» - испаряющиеся со стекла ионы натрия окрашивают пламя. С началом его появления стекло переходит в другую фазу и теперь его можно смело греть. Конец трубочки, при малейшей остановке вращения, гнется под действие гравитации. Правильнее было бы сделать специальную державку для нее и вращать заготовку обеими руками. Вращая, греем узкую зону трубочки, до тех пор, пока под действием сил поверхностного натяжения жидкое стекло не заполнит весь канал трубки с выводом.

После огневой обработки, стекло следует охлаждать медленно - термоудар! Его либо некоторое время греют в низкотемпературном мягком коптящем пламени, либо укутывают в огнеупорный теплоизолятор – базальтовая вата, вермикулит, либо сразу, горячим помещают в печь для отжига.

Сносно определить качество впая можно и по его цвету – проволоки в стекле. Медный впай имеет красивый розовый цвет. Осмотр удобно делать при хорошем свете и под лупой. Цвет должен быть ровным, без дефектов в виде пузырьков, отслоений, царапин и пр. подобного. На фото – наш впай в контр освещении, на просвет. Для практических целей, его следовало бы еще укоротить на электрорезке, зачистить и залудить проволоку, сформовать ее колечком, заполнить снаружи стеклянную чашечку с выводом термостойким цементом.

Впаи перед дальнейшей работой следует обязательно отжечь – снять напряжения в стекле. Для этого вертикально помещенная в печь заготовка очень медленно разогревается примерно до пятисот градусов, выдерживается для равномерного распределения температуры некоторое, зависящее от крупности и толщины стекла, время и медленно, обычно, вместе с муфельной (теплоемкой) печью охлаждается.

В заключении, не повредит напомнить о повышенной пожароопасности подобных горелок, отчего, в купе с общим неудобством, их и вытеснили горелки газовые, те же «пушки» - логическое развитие идеи февки. Работать на любой горелке со стеклом следует под вытяжкой и непременно в очках, лучше, специальных дидимовых, защищающих глаза от вредного излучения. Тем не менее, при толике аккуратности, февка вполне может применяться как носимый, компактный и неприхотливый источник небольшого высокотемпературного пламени в сложных условиях или при первых экспериментах. Февка может быть совершенно энергонезависима (меха, поддув ртом), всеядна. Изготовить ее – дело четверти часа и из подножных материалов.

Некрупная пайка в полевых условиях, в том числе и твердым припоем? – будьте любезны! Мсье Минье применял ее для отпаивания своих ламп от колоны ртутного вакуумного насоса после откачки самодельных ламп. Дул ртом – операция недлинная.

Литература.

• Веселовский С. Ф. Стеклодувное дело. Изд. Академии наук СССР, Москва, 1952 г.

• Минье. Изготовление вакуумного триода.

P. S. Интересующихся и сочувствующих располагающих литературой (книги, статьи, заметки) 1920-30-х годов касательно изготовления первых радиоламп, прошу поделиться.

Babay Mazay, ноябрь, 2022 г.

По случаю приобрел настольную стеклодувную горелку – хороший усовершенствованный вариант широко известной «пушки» - «горелка Карпова» именуемая в иностранной литературе как «горелка с добавочным кислородом» или «тюрингенская». Мне досталось добротное исполнение с хранения - некогда изготовленная малой партией для фабрики ёлочных игрушек, но так и не пригодившаяся. Подобные горелки не могут во время работы быстро и удобно менять факел с широкого и мягкого, нужного при разогреве, на тонкий игольчатый, необходимый при пайке. Здесь, эта проблема решена радикально – на одном основании смонтированы две практически независимые горелки – маленькая простая пушечка для «иглы» и мощная, с помянутым «добавочным кислородом». Одна над другой, этакая двухстволка.

Несколько слов об этом самом кислороде. Добавочном. Прообраз горелки – первые пушки для стеклодувных работ, были наипростейшей конструкции, этакая компактная идея февки – продувание струи воздуха через спокойное пламя. Для легкоплавких стекол хватало. Некоторые косметические модернизации – дополнительные патрубки и краны для подмешивания к воздушному дутью кислорода, кольцо-дуршлаг перед форсункой для получения широкого и мягкого пламени, не принципиальны. Февка как есть, только чуть покультурней.

Февка – простейший способ получения относительно высокотемпературного пламени, использовалась преимущественно в ювелирном деле, для пайки небольших вещиц твердыми припоями.

К слову, в бытность, применяли февку и стеклодувы. В качестве источника пламени использовалась керосиновая лампа без стекла, через стеклянный или металлический капилляр продували воздух от мехов или воздуходувки. Способ признавался малоудобным и огнеопасным, пламя получалось относительно низкотемпературным. Такие лампы помянуты у отцов-основателей [2].

Классическая стеклодувная пушка [1] – та же февка (продувание струи воздуха сквозь спокойное пламя), но удобнее и не столь чревато пожаром.

Принципиальным недостатком пушки (Рис. 3) является турбулентное неустойчивое пламя и сильный шум при работе в обычном форсированном режиме – любознательному читателю предлагаю посмотреть на видео работу стеклодувов на фабрике елочных игрушек – в цехе стоит натуральный рёв. Причиной этому неполное перемешивание газа с воздухом, факел сдувает, газ горит неравномерно, мелкими частями, с хлопками, а это неполное сгорание и недостаточная температура. Опять же - пушка нормального размера звучит аки труба иерихонская, право слово, без берушей – рехнуться можно.

Дальнейшее развитие идеи породило ту самую «тюрингенскую» горелку-пушку «с добавочным кислородом» (Рис. 4) - поверх общего факела вдувается еще один слой кислорода снаружи, т. е. , начиная от центра горелки – воздух с кислородом, горючий газ, кислород. Слой горючего газа теперь окружен окислителем с обоих сторон, перемешивание и горение более полное, спокойное, шума куда как меньше, температура выше. Кроме того, конусный слой кислорода снаружи, обжимает и дополнительно формирует факел, его регулировка – еще одна степень свободы манипулированием пламенем.

Такие горелки в СССР не выпускались серийно, но конструкция получилась вполне простой и технологичной и изготавливалась в местных механических мастерских с различными непринципиальными вариациями. На этих горелках в позапрошлой исторической эпохе, мастера-стеклодувы в институтских мастерских изготавливали сложнейшие физические и химические приборы с помощью которых были совершены важные исследования и открытия.

Вместо кольцевого сопла дополнительного кислорода – капилляры; газопроводы и краны (игольчатые) сделаны покомпактнее.

Существуют и ручные варианты тюрингенской горелки [3].

Итак, попавшая в руки горелка.

Чертежей некой типовой отечественной конструкции, я полагаю, не существует, тем интереснее проанализировать особенности конкретного исполнения (Фото 1, 6).

Авторский экземпляр «карповской» горелки (Фото 6). После очистки и доводки. Как уже имел честь докладывать – двойная. Нижняя, малая горелка – обычная пушка для небольших работ. Горючий газ подается из общей магистрали-стойки, воздух и кислород через отдельные подводы. Их смесители показаны стрелочками. Краны пробочные, подпружиненные. Центральное сопло большой горелки можно двигать вперед-назад, в выбранном положении оно фиксируется и герметизируется специальной гайкой-зажимом в задней части корпуса. Дополнительный кислород подается во внешний конус-рубашку на сопле горелки.

Основание-подошва горелки сделана из тяжелого чугунного блина и крепится к нему на регулируемой шаровой опоре. Остальные части изготовлены из традиционной (легко обрабатывается и паяется, малое термическое расширение) латуни. В основном – никелированной. Никелирование местами чуть окисленное и потускневшее, требуется капитальная прочистка от пыли и мелкого мусора внутренностей, не повредит пройтись «мягким» гуманным абразивом и по наружным частям. И главное – центральное сопло большой горелки чуток гнутое (Фото 7), а это кривой кособокий факел.

К делу.

Краники горелки оставил в покое – смазка не засохла, поворачиваются мягко, с небольшим усилием. Остальные съемные части отвинтил, прочистил абразивной частью губки для мытья посуды и местами «стальной шерстью» от невеликих окислов и мелкого мусора, продул сжатым воздухом. Сопла-«одуванчики» отполировал пропущенной через них веревочкой с пастой ГОИ. Два кольца-уплотнителя из мягкой резины тоже менять не довелось – не высохли, не растрескались.

Центральная трубка с тройником-смесителем на хвосте, фиксирующая и запирающая гайка с набором шайб – начиная от тройника это – гайка с рифлением, металлическая шайба - чтобы не сминалась резинка, резиновая шайба, «катушка». Стрелками показан ход потока горючего газа. Сетка равномерно распределяет поток, частично предохраняет от обратного удара.

Работа внутренностей большой горелки (Фото 8). Через «ёлочки» и краники на патрубках подается сжатый (1-2 атм.) воздух, в него подмешивается кислород (2-4 атм.). Смесь поступает через прямую центральную трубку и выдувается через сменное сопло – «одуванчик» (Фото 9). Латунная катушка (Фото 8) перфорированным концом упирается во внутренний выступ корпуса горелки, к ее задней части прижимается резинка уплотнения и через металлическую шайбу раздавливается гайкой фиксируя центральное сопло в выбранном при настройке месте.

Сменное сопло-одуванчик большой горелки. Прямое отверстие Ø2 мм. Важна длина и чистота поверхности канала.

Интересная подробность – кольцевая перфорированная ступенька (Фото 10) – остроумный способ организовать внутренний «поджигающий» факел – небольшие коротенькие язычки пламени не дающие факелу срываться при форсированных режимах.

Способ фиксации кольцевых сопел на горелке – накрученное, оно фиксируется и герметизируется сзади контргайкой с резиновой прокладкой (Фот 12). Дополнительная металлическая шайба не дает сминать резинку.

Выравнивание сопла.

Довольно толстую трубку сопла потребовалось выгнуть в нужном направлении ~ на 2 мм. Без существенных вмятин и прочего вандализма. Для работы воспользовался большими слесарными тисками и несколькими брусочками-прокладками из мягкого дерева (Фото 15).

Чтобы не перестараться и не править обратно, действовал, как говорят завсегдатаи пивного ларька, - «По чуть-чуть» и часто примеряя. С последним пришлось повозиться, но делать нечего. Процесс выглядел так – у собранной горелки на конусе одуванчика сделал отметку спиртовым фломастером в направлении правки (Фото 7). Отвернул оба сопла-конуса, открутил одуванчик, ослабил сзади горелки контргайку сопла, вынул сопло, навинтил одуванчик и в тиски (Фото 15). Чуть прижал до видного прогиба – на примерку. Собрать-разобрать, в тиски, собрать-разобрать, в тиски. А резьбы длинные и с мелким шагом… К четвертому разу получилось хорошо (Фото 1, 6).

Розжиг на парах бензина, без кислорода.

Подсоединил шланги от компрессора и карбюратора с бензином, покрутил краники и колпачок горелки, понял как действуют регулировки. Пары бензина в отличии от газа и воздуха по отдельности, имеют немалое преимущество. Это уже готовая хорошо перемешанная горючая смесь. Для формирования факела, насыщенность смеси топливом (краник на байпасе карбюратора) сделал несколько избыточной и разбавил воздухом в самой горелке (Фото 16, 17).

Литература.

1. Зимин В. С. Стеклодувное дело и стеклянная аппаратура для физико-химического эксперимента. Изд. «Химия», 1974 г.

2. Веселовский С. Ф. Стеклодувное дело. Изд. Академии наук СССР, Москва, 1952 г.

3. Сорокин В. С. Стеклодувная мастерская. Справочник. 2013 г.

Babay Mazay, декабрь, 2022 г.

P. S. Интересующихся и сочувствующих располагающих литературой (книги, статьи, заметки) 1920-30-х годов касательно изготовления первых радиоламп, прошу поделиться.

Аппарат предназначен для газификации жидкого топлива (бензин, керосин) и питания получаемой горючей смесью горелок значительной мощности. Надежность сосуда карбюратора и арматуры позволяет безаварийно выдерживать подрыв. Здесь, карбюратор предназначен для питания генераторным газом средней и крупной настольных стеклодувных горелок. В том числе и при подмешивании к парам бензина (Ахтунг! - не в карбюраторе, но в горелке) кислорода или гремучего газа из электролизера.

Несколько слов о применении жидкого топлива в таком качестве. Пары бензина, в отличии от даже пропана позволяют получить большую температуру факела и паять латунью, твердыми припоями, работать с легкоплавкими стеклами. Без использования опасного и неудобного кислорода. Опасность жидкого топлива в мастерской преувеличена и меньше чем у газов в баллонах. Кроме того, есть и некоторые организационные плюсы – жидкое топливо проще и легче транспортировать, бензин распространеннее баллонного газа.

Традиционно, горелки на парАх бензина применяют стоматологи и ювелиры для пайки тугоплавкими серебряными припоями и плавки небольших слитков из драгоценных металлов. Горелки обычно ручного типа, относительно  небольшой мощности. Бачки-карбюраторы часто делают из старой паяльной лампы или сосудов размерами около того. Следует сказать, что в таких системах чрезвычайно опасен «обратный удар» - распространение пламени от горелки назад по шлангам и далее. В бачках-карбюраторах, в отличие от баллонного или сетевого газа топливо уже смешано с воздухом-окислителем и представляет собой готовую горючую смесь. Проникновение пламени в бачок грозит взрывом и пожаром, тем более, что многие самодельщики применяют самые аховые сосуды для таких приборов, вплоть до стеклянных (вспомним, что ранения стеклянными осколками весьма опасны и не обнаруживается рентгеном).

К счастью, в системах с парами бензина, имеющими невысокую скорость горения избежать обратного удара весьма просто – тонкая медная «путанка» - набивка из скомканной проволоки без лаковой изоляции в шланге или трубке гарантирует затухание пламени. Другое дело смесь паров бензина с кислородом или гремучим газом, для работы, например с тугоплавкими сортами стекла. Скорость горения таких газов существенно выше, проволочная набивка может уже не спасти. Не допустить аварию в таком случае помогает, в том числе, и избыточная прочность емкости. Хороши углекислотные огнетушители, бытовые пропановые баллоны.

Еще несколько слов о количестве жидкого топлива. Испарение бензина сопровождается его охлаждением. Сильнее испаряем – сильнее охлаждается. От температуры же зависит степень испарения. При резком увеличении потока воздуха пропускаемого через карбюратор, например, при смене тонкого игольчатого пламени горелки на мощное и широкое или включение дополнительной (встречной, подогревной) горелок, небольшое количество топлива может охладится настолько, что испаряемость бензина падает существенно и горелки гаснут. Большое количество топлива в увеличенном сосуде повышает температурную инерционность, факел горелки становится стабильнее и не слишком зависит от смены режимов. Практически, для среднего размера стеклодувной горелки достаточно емкости сосуда около 10…15 л. (заполненного ~ на ¾ объема ).

Здесь, применен пропановый баллон емкостью 27 л ( - избыточно, лучше отрезать часть середины и герметично сварить остатки) и части медного водопровода с парой игольчатых краников.

Устройство карбюратора, где: 1 – сосуд (баллон); 2 – бензин; 3 – заливочная горловина; 4 – регулировка подачи воздуха в аппарат; 5 – выходной патрубок с предохранительной проволочной набивкой; 6 – байпас; 7 – регулирование качества смеси.

Отверстия для дополнительной арматуры и горловины (Фото 3). Просверлены и расточены круглым напильником.

Дополнительная арматура в сборе на испытаниях (Фото 4) – герметичность (мыльным раствором), прочность - давлением.

Отверстие (одно, диам.1,5 мм) (Фото 5) в заглушенной трубке, погруженной в бензин.

Смонтированная на баллоне (впаянная) дополнительная арматура (Фото 7). Выходной патрубок набит защитной медной «путанкой», аппарат окрашен.

Надпись сделал аэрозольным баллончиком через самодельный трафарет (Фото 8), риска – оптимальный уровень жидкого топлива.

Демонстрация работы байпаса – регулятора качества смеси. Кран на байпасе закрыт, смесь излишне обогащена парами бензина. Яркое, красное, «коптящее» пламя с низкой температурой (Фото 9). Недостаток окислителя – воздуха.

Кран на байпасе еще чуть приоткрыт. Формируется игольчатый факел, хорошо различим поддерживающий огонь у основания иглы (Фото 11). Конец факела все еще оранжевый – топливо сгорает не полностью.

Правильно отрегулированный байпас – на горелке факел-длинная игла с ясно выраженными температурными зонами, пламя без оранжевых языков – топливная смесь близка к стехиометрической.

Babay Mazay, сентябрь, 2021 г.

P. S. Интересующихся и сочувствующих располагающих литературой (книги, статьи, заметки) 1920-30-х годов касательно изготовления первых радиоламп, прошу поделиться.