Горелка Бабингтона своими руками - рекомендации по изготовлению

Горелка Бабингтона первоначально использовалась для обогрева зданий и работала на дизельном топливе.

Изобретатель горелки, Роберт Бабингтон, запатентовал своё устройство в 1979 году, и после того, как срок действия патента истёк, информация об изобретении стала общедоступной.

После этого у многих мастеров появилась идея использовать в горелке вместо дизельного топлива отработанное масло.

Таким образом и возникла современная конструкция горелки, которая используется по сей день.

Принцип функционирования горелки

Горелка работает благодаря распылению топлива струёй находящегося под высоким давлением воздуха. Топливо стекает по сферической поверхности, в которой просверлено небольшое отверстие. Внутри сферы находится трубка, по которой под давлением поступает воздух. Он вырывается через узкое отверстие, отрывает часть топлива и распыляет его, образуя факел конической формы.

Остальное же топливо попадает самотёком в специальный отстойник, который находится под сферой. Затем оно может вернуться в основной резервуар.

Некоторые считают принцип действия горелки схожим с принципом действия паяльной лампы, однако между ними имеется существенное отличие.

Принцип работы горелки на отработке

В паяльной лампе воздух вытесняет топливо, но не смешивается с ним. А в горелке Бабингтона струя воздуха проходит прямо сквозь поток топлива, образуя конус распыляющегося аэрозоля. Это обеспечивает лучший контакт мелких капель с кислородом воздуха и позволяет топливу более эффективно сгорать. Именно поэтому стало возможным сжигание масел, в то время как в паяльной лампе используется бензин.

При запуске горелки факел может быть нестабильным, гаснуть или, наоборот, вырываться наружу. Это связано с тем, что топливо ещё не успело как следует прогреться.

О переделке паяльной лампы на отработку

Некоторые домашние мастера, изучив принцип работы горелки Бабингтона, пытаются переделать под сжигание отработанного масла обычную паяльную лампу. Цель – удешевление и упрощение изготовления, ведь процессы в этих двух устройствах якобы схожи. Такое мнение ошибочно, так как паяльная лампа функционирует иначе, нежели описанная здесь самодельная горелка.

В лампе воздух нагнетается в бачок с бензином с одной целью – вытолкнуть его и подать к форсунке. При этом горючее проходит стадию нагрева и испарения. Форсунка подает в зону сжигания уже пары бензина, жидкость там можно наблюдать только на стадии розжига, когда «голова» паяльной лампы еще не прогрелась. Отработанное же масло испарить не удастся и форсунка будет подавать его в виде крупных капель, что не способствует нормальному горению. Да и сечение жиклера быстро засорится от различных примесей.

Вывод прост: переделать паяльную лампу для сжигания тяжелого жидкого топлива не удастся.

Как сделать горелку самостоятельно

Простота устройства горелки позволяет легко изготовить её в домашней мастерской или в гараже. Рассмотрим, как сделать горелку самой простой конструкции.

Прежде всего следует подобрать материалы:

Корпус будущей горелки представляет собой тройник из стали с внутренней резьбой. Внутренний диаметр — 50 мм.
Сопло изготавливается из сгона (отрезка трубы с резьбой). Наружный диаметр должен быть равен 50 мм, чтобы подходить к корпусу. Длина сопла не меньше 100 мм.
Подключение к топливопроводу осуществляется через колено ДУ 10.
Топливопроводом служит медная трубка ДУ 10 длиной не менее метра.
Воздуховод — такого же диаметра трубка из стали.
Металлическая сфера или полусфера, которая может свободно войти в тройник.
Бак для топлива и бак-отстойник.
ТЭН для топлива.

Бак для топлива не должен располагаться в непосредственной близости от факела. В противном случае произойдёт возгорание.

Изготавливаем теплогенератор из баллона

Первым делом подготовьте к свариванию газовые баллоны – удалите сферические части (не забудьте наполнить предварительно водой!) и отрежьте один сосуд по размеру, чтобы вместе они составили корпус требуемой высоты (1 м).

Вентиль выворачиваем трубным и гаечным ключом. Если не получается, то подпиливаем и аккуратно отбиваем молотком

Заготовьте остальные материалы, учитывая следующие рекомендации:

камеру сгорания и пламенную чашу лучше сделать из нержавеющей стали толщиной 1.5—3 мм (например, марки 12X18H12T);
если нержавейку отыскать не удалось, используйте черную сталь марки Ст3 — Ст20 от 4 мм толщиной;
трубку подачи отработанного масла тоже подберите нержавеющую;
толщина стенок жаровых труб – не менее 3.5 мм;
для герметизации верхней крышки подберите стальную полосу 40 х 4 мм (ободок) и асбестовый шнур;
подготовьте листовой металл 3 мм на изготовление ревизионного люка;
на теплообменник берите трубы с толщиной стенки минимум 4 мм.

Варианты изготовления чаш, устанавливаемых на дно отопительного агрегата

Процесс изготовления двухходового котла на отработке выглядит так:

Нарежьте жаровые трубы Ø32 мм по размеру и сварите теплообменник, используя один баллон в качестве наружного кожуха, а трубу Ø150 мм – стенок камеры сгорания.
Приделайте к теплообменнику подводящие патрубки системы водяного отопления.
Во втором баллоне вырежьте отверстия под ревизионный люк и дымоходный патрубок. Приварите штуцер Ø114 мм и выполните горловину с крышкой из листовой стали.
Сварите оба резервуара в один корпус. Сверху выполните обечайку из железной полосы – она послужит уплотнением крышки. Щель между кромками заполните асбестовым шнуром.
Изготовьте дожигатель в соответствии с чертежом. Проделайте в полусферической крышке (в прошлом – торец баллона) отверстия для смотрового окна и установки дожигателя (по центру).
Крышку оснастите ручками и заслонкой на окошке. Трубу дожигателя допускается приварить к ней наглухо либо прикрутить болтами с уплотнением асбестовым шнуром.

С нижнего торца перфорированная труба закрывается заглушкой, где проделано 4 отверстия – одно посередине, оставшиеся три – радиально. В центральное отверстие выводится трубка маслопровода и обваривается. Последний шаг – изготовление пламенной чаши котла, где будет гореть отработанное масло.

Нижняя (торцевая) часть дожигателя с 3 отверстиями Ø4 мм

По окончании сборки приварите к трубе–дожигателю колено с фланцем и установите «улитку». Чтобы наружная металлическая стенка водяной рубашки не теряла напрасно тепло и не обогревала помещение котельной, выполните изоляцию корпуса из негорючей базальтовой ваты. Простейший способ — примотать утеплитель шпагатом, а затем обернуть тонколистовым крашеным металлом.

Наружную обшивку теплогенератора можно сделать прямоугольной

Более наглядно процесс изготовления жидкотопливного котла продемонстрирован в следующем видео:

Пошаговое руководство

Шаг первый — сверлим отверстие в сфере. Сделать это с помощью обычных инструментов не получится, ведь диаметр отверстия должен быть от 0,1 до 0,3 мм. Нужно специальное сверло и специальный патрон. Если есть сверло диаметром 0,1 мм, а мощности такой горелки недостаточно, можно сделать два или три отверстия. Сверлятся такие отверстия на больших оборотах.

Когда сфера будет иметь отверстие, её прикрепляют к трубке подачи воздуха. Затем устанавливают конструкцию внутрь тройника. На выходе трубки из корпуса делается резиновая заглушка, нужная для того, чтобы находящийся под давлением воздух не вырывался наружу. В заглушке сверлят отверстие, сквозь которое и будет проходить трубка.

Горелка на отработанном масле

Сверху к тройнику припаивают штуцер, через который будет подаваться топливо. К штуцеру присоединяется медный топливопровод. Разумеется, сфера внутри корпуса должна быть установлена таким образом, чтобы топливо из топливопровода попадало на неё.

Следующий шаг — принятие мер для разогрева топлива. Для этого в бак устанавливается ТЭН, который будет осуществлять первичный нагрев и предупреждать загустевание при низких температурах воздуха. Медную трубку топливопровода изгибают спиралью вокруг сопла, чтобы масло нагревалось ещё сильнее.

При монтаже сначала прикручивают сопло, потом на него надевают уже скрученную трубку топливопровода, потом подключают к штуцеру. Нижний выход из тройника предназначен для дренажа остатка топлива. Бак-отстойник можно расположить прямо под ним, но лучше отнести его немного в сторону, подальше от пламени.

Пеллеты — это отходы деревообрабатывающего производства. Пеллетная горелка своими руками — принцип работы и рекомендации по изготовлению.

Пошаговая инструкция по утеплению пола в частном доме представлена здесь.

Инструкцию по изготовлению газовой горелки для пайки вы найдете по ссылке.

Преимущества и недостатки

Главное достоинство, из-за которого обрела широкую популярность самодельная горелка на отработке Бабингтон, — это ее всеядность, о чем уже говорилось выше. По сути, на сферическую поверхность можно лить какое угодно нагретое масло разумной степени загрязненности, правильно сделанная горелка будет все равно устойчиво работать. Не страшны ей и примеси бензина или антифриза, разве что их соотношение с маслом будет один к одному, тогда неизбежно возникнут проблемы. И то, это вовсе не повод избавляться от подобной смеси, для нормального функционирования горелки на отработанном масле ее потребуется хорошо разбавить «правильной» отработкой, а потом пускать в дело.

Другое преимущество – это простота конструкции, из-за чего мастера – умельцы быстро освоили данное изделие. И правда, изготовить «сердце» аппарата из шара или полусферы, помещенного в корпус, достаточно просто. Несколько сложнее организовать топливоподачу и нагнетание воздуха, да еще настроить всю систему, чтобы горелка Бабингтона, сделанная своими руками, работала устойчиво и безопасно. Но зато здесь есть широкий простор для внедрения различных технических решений.

Из серьезных недостатков агрегата бросается в глаза лишь один. Это постоянное наличие грязи в помещении, где функционирует горелка на жидком топливе. К сожалению, невозможно полностью исключить случайный разлив или просачивание загрязненного машинного масла через неплотности, даже если все сопряжения герметичны и установлена автоматика горелки Бабингтона. В той или иной степени грязно в помещении будет, с этим придется смириться.

Общий вид готовой конструкции

Расположенный на выходе блок из шлакобетона будет способствовать поддержанию пламени.
Когда работа горелки настроена правильно, никакого дыма быть не должно. На выходе будет лишь горячий волнистый воздух.

Под горелкой находится масляный насос. Его задача всасывать масло из резервуара, где отстаивается масло, которое два раза проходит вокруг баллона из пропана (одновременно нагреваясь), выходит на ручку от двери и в результате распыляется.

Также, для простоты понимания конструкции нет топливного бака, взвесь сразу заливается в отстойник. Есть различные чертежи данных горелок, однако сейчас мы рассматриваем самый простой вариант.

Преимущества данного типа горелки:

достаточно просто изготавливается без чьей-либо помощи.
дешевый способ получения тепла.
Эффективное и функциональное устройство, имеет небольшой вес, что даёт мобильность конструкции.

Пуск системы

Наступил серьезный момент – тестирование горелки, работающей на отработке. Заливаем в систему масло, включаем Нагревательный элемент трубчатого типа и насос для масла, ждем пока горючее прогреется до необходимой температуры. После чего включаем нагнетатель воздуха и бережно поджигаем горелку – возникнет мощное пламя, интенсивность которого изменяется изменением давления. Сейчас можно присоединить горелку к котлу и ожидать прогрева системы для отопления.

Вы можете возразить – мол, а в чем же смысл этой горелки, если она потребляет электрическую энергию. Уверяем вас, что обойтись без электричества нереально. Даже магазинные наддувные жидкостные горелки просят подсоединения к электрической сети, иначе достигнуть мощного пламени будет очень трудно.

Подача топлива

Мастера-любители часто делают питание капельных печей топливом одноступенчатым: маслобак, шаровой вентиль, питающая трубка. Во-первых, это опасно: вентиль для удобства и той же безопасности запуска печи нужно ставить поближе к ней. Питающая трубка при нижней подаче топлива довольно сильно греется. Если по трубе нагрев пройдет за вентиль, до которого в трубке сплошной столб топлива, это грозит бедой. Во-вторых, топливное питание печи получается нестабильным: по мере прогрева трубки капель учащается, т.к. масло разжижается. Если польется струйкой, то это снова же опасно.

Капельная подача масла в печь на отработке должна быть организована по 2-ступенчатой схеме: основной (накопительный) маслобак – вентиль – расходная капельница – расходный резервуар (бачок) – свободный сток из него не ниже 60 мм от дна (для дополнительного отстоя шлама) – рабочая капельница. Подачу топлива открывают, когда растопка в чаше (см. ниже) зажжена. Пока масло в бачок накапает до уровня стока, можно не спеша отрегулировать его подачу, а потом оно закапает в чашу капля в каплю.

Схема безопасного питания капельной печи из расходного бачка с предохранительным клапаном и капилляром

Данная система, однако, не вполне безопасна. Если второпях, по незнанию или просто стремясь поскорее согреться с мороза слишком сильно открыть вентиль, расходник сразу наполнится, в печь хлынет топливо, а она выбросит язык огня и пойдет плеваться горящими брызгами. Правильно будет построить систему капельной подачи масла в печь с предохранительным поплавковым клапаном и дозирующим капилляром (см. рис. справа).

Поскольку разные металлы смачиваются отработкой по-разному, и свойства ее существенно меняются от партии в партии, длину капилляра нужно будет подобрать: масло подают под гравитационным напором 120-150 мм (из подвешенной емкости) при комнатной температуре, а капилляр подбирают так, чтобы капало почаще, но с ясно различимыми на глаз каплями. От такого же питателя может быть задействована капельная печь на солярке, но капилляр нужно будет взять с просветом 0,6-1 мм и длиной в 2,5-3 раза большей, чем для отработки. Недостаток у такой схемы подачи топлива в капельную печь один: отработка – грязное топливо, и капилляр придется периодически прочищать.

Эпилог

Классическая горелка Бабингтона — это привилегия работы мастеров, которые сами изготавливают такое устройство.

У нее множество положительных качеств, но компании- производители не спешат запускать в производство такие приборы.

Возможно это по причине того, что пожароопасность такого прибора и цена высоки, по причине сложной системы работы.

Принцип работы

В большинстве известных масляных горелок масляно-воздушную смесь подается через жиклер под давлением. В отличие от них, в системе Бабингтона масло подается насосом малого давления и свободно стекает по поверхности, имеющей форму сферы или близкой к ней. Топливо образует тонкую пленку и испаряется, увлекаемое потоком воздуха, подаваемым под давлением в небольшое (до 0,3 миллиметра) отверстие в центре сферы. Пары масла и воздух перемешиваются, образуя факел топливной смеси. Этот факел поджигается и нагревает то, что следует нагревать — стенки печи или жидкостный теплообменник бойлера.

Принцип действия

Часть масла не успевает испариться и сгореть и стекает ниже отверстия, попадая в поддон для сбора топлива. Далее отработка перетекает из поддона в топливный бак и используется повторно.

Для повышения текучести и испаряемости отработки ее подогревают. Подогретая отработка распыляется на капельки меньшего объема, что также повышает качество топливной смеси и общую эффективность устройства.

Запуск печи

Выше уже сказано неявно, что запускать капельную печь нужно медленно и плавно. Обычно для этого используют факел из спицы с кусочком поролона или тряпочкой: пускают капель, подставляют факел. Когда промокнет, ждут, пока в чашу не накапает лужица, поджигают факел, а им масло.

Есть способ запуска капельной печи куда удобнее и безопаснее: ком туалетной бумаги, пропитанный тем же маслом. Его кладут в чашу, поджигают и не спеша регулируют капель, не заботясь более о растопке. Туалетная бумага почти чистая целлюлоза, она сгорает без остатка. Этим способом давно уж греются туристы в палатках: рулон вставляют в печку-щепочницу, поливают полстопарем спирта (который тоже сгорает без остатка), или целым ее, родимой, и поджигают сверху. Тепла выделяется много, а ничтожное количество пушистой золы можно просто выдуть. В печи она вылетит в трубу.

Подбираем мощность

Суть в том, что самому сделать такие расчеты согласно формул достаточно сложно. Есть информация, добытая путем практики, и в ней говорится, что разные специалисты делают сразу несколько дырочек шириной приблизительно 0.2 мм.

Бывает и данные поточнее: изготавливая горелку с одной дырочкой шириной 0.26 мм, можно достичь мощности горелки до 20 кВт (смотря, какое горючее использовалось).

Лучше не делать дырочки большого диаметра (больше 0.4 мм), потому что это может привести к плохой работе форсунки и будет сгорать переработанное горючее. Кроме этого прибор будет труднее зажечь и начнется перерасход топливной жидкости.

Исходя из этой информации, возможно подобрать мощность прибора числом дырочек. Чтобы добиться 33 кВт, надо сделать не одну дырочку шириной 0.20 мм, а две.

Дистанция между ними должна быть выдержана больше 9 мм, чтобы пламенники топливной смеси не тушили друг друга. На практике, когда горелка Бабингтона работает через одну дырочку, шириной 0.26 мм, в среднем масло расходуется в беспрерывном режиме до 2,5 л/час.

Сверление отверстий

Чтобы поток воздуха как можно эффективней распылял топливо, отверстие должно быть как можно меньшего диаметра. В приоритете – 0,010 дюйма. Хотя допустимыми считаются и отверстия размером до 0,020. Для их получения используются специальные тонкие сверла. Если смотреть на них сбоку, то они покажутся вам прерывистыми. В любом случае, процесс сверления должен проходить медленно и аккуратно. Через эти отверстия будет проходить сжатый воздух.

Что же касается распыления с использованием воздуха, то этот вариант более предпочтителен, нежели газ. Обусловлено это дешевизной ресурса. Если за газ придется платить, то за воздух нет. Кроме того, его нужно совсем немного, поэтому можно использовать обычные компрессоры, какие ставят на аквариумы. В принципе, горелка Бабингтона, чертежи которой вы можете найти в данной статье, практически готова к использованию. Осталось несколько небольших деталей.