Injektions-Gasbrenner für Schmiedeessen selbst gebaut: Anleitung zur Herstellung

Das Funktionsprinzip eines Injektionsbrenners für kleine Schmieden basiert auf dem Ansaugen des Gasstrahls in den Brennerkörper. Sie können ihn im Geschäft kaufen. Wenn jedoch ein Injektions-Gasbrenner für die Schmiedeesse selbst gebaut wird, wird er genauso gut funktionieren.

Wir erklären, wie das Werkzeug nach allen Regeln gebaut wird. Die Hauptsache ist, alle Anforderungen bei der Herstellung zu berücksichtigen. Schließlich werden Sie es mit einem explosionsfähigen Gas-Luft-Gemisch zu tun haben.

Eigenschaften und Arten von Injektionsbrennern

Von der Bauart des Ofenbrenners hängen der Metallabbrand beim Erhitzen zum Schmieden, die Intensität der Zunderbildung auf der Oberfläche und der Gesamtgasverbrauch ab. In geschlossenen Schmiedeherden werden Kurzflammenbrenner eingesetzt.

Ihre konstruktive Ausführung gewährleistet eine schnelle Durchmischung des Brennstoffgemisches, was einen hohen Wirkungsgrad sicherstellt. Die Verbrennungsprodukte werden gleichmäßig und maximal effizient aus dem Arbeitsraum des Ofens abgeführt.

Funktionsprinzip der Brenner

In Brennern dieser Art wird Propan verbrannt, das aus der Gasleitung oder einer Flasche zugeführt wird. Das Gas-Luft-Gemisch entsteht durch Injektion, d.h. durch Ansaugen der Luft in den Brenner unter Einwirkung der Energie des unter Druck stehenden Gasstrahls.

Im Bereich der Luftansaugung entsteht ein Unterdruck, wodurch sich die Luft selbst in die vorgegebene Richtung bewegt. Im Brennerkörper vermischt, strömt das Arbeitsgemisch unter Druck aus ihm heraus und erzeugt die erforderliche Temperatur.

Die Arbeitsqualität des Gasbrenners hängt von der Konstanz des Verhältnisses von Gasvolumen zu Luft ab. Eine Änderung der Gasdichte beeinflusst die Fähigkeit des Brenners, Luft anzusaugen.

Das Brennstoffverbrennungsgerät oder der Brenner ist der Hauptbestandteil des Gasofens. Sein Betrieb hängt vollständig von der korrekten Herstellung dieses Schlüsselelements ab.

Alle Änderungen der Verbrennungstemperatur müssen von entsprechenden Änderungen der Luftzufuhr begleitet werden, die für die Verbrennung erforderlich ist.

Bei Unausgeglichenheit der Parameter ist eine Korrektur des Injektionskoeffizienten erforderlich, um dessen Stabilität zu erreichen. Sie erreichen dies durch Änderung des Gasdrucks oder durch Einstellen der Luftklappe.

Klassifizierung der Brenner nach Hauptmerkmalen

Sie werden nach verschiedenen Merkmalen klassifiziert. Ausgehend von dem Volumen der angesaugten Primärluft unterscheidet man Brenner mit teilweiser und vollständiger Vermischung. Die Hauptmerkmale der ersteren sind der Injektionskoeffizient und die Multiplizität.

Der Injektionskoeffizient wird durch das Verhältnis des Volumens der injizierten Luft zu dem für eine 100-prozentige Verbrennung des Gases erforderlichen Volumens bestimmt. Unter dem Ausdruck „Injektionsmultiplizität“ versteht man das Verhältnis zwischen dem Volumen der Primärluft und dem Gasverbrauch des Brenners.

Die Verbrennung des Gases im Gemisch mit Luft im Injektionsbrenner erfolgt in einem speziellen Aufsatz – einem Tunnel aus feuerfestem Material.

Injektionsbrenner, die in Hausschmieden verwendet werden, gibt es mit niedrigem (bis 5 kPa) und mittlerem Gasdruck – von 5 kPa bis 0,3 MPa. Wenn das Gas im Brenner unter einem Druck von 20-90 kPa steht, bleibt die Ansaugleistung praktisch unverändert, selbst wenn der Gasdruck und das Vakuum im Schmiedeofen Änderungen unterliegen.

Bei einem Druckabfall unter diesen Wert steigt der Injektionskoeffizient, der Druck fällt und das Vakuum im Ofen nimmt zu. Je nach Vorhandensein eines Verteilersammelrohrs gibt es Brenner mit einer oder mehreren Flammen.

Es gibt eine Unterteilung nach der Anzahl der Düsen: mit einer Düse – Einzeldüsenbrenner, mit mehreren – Mehrdüsenbrenner. Diese Elemente werden zentral oder verteilt angeordnet. Nach diesem Merkmal gibt es Brenner mit zentraler und peripherer Düse.

Selbst gebauter Injektionsbrenner

Bei einem selbstgebauten Brenner der Standardkonstruktion wird das Gas aus der Flasche über einen speziellen Schlauch zugeführt, in der Regel Propan. Ein Druckminderer ist nicht erforderlich, da die Gaszufuhr durch das an der Flasche befindliche Arbeitsventil geregelt wird.

Das Öffnen und Schließen der Gaszufuhr erfolgt mit einem Absperrhahn, die weiteren Einstellungen des Brenners werden mit einem Arbeitshahn vorgenommen. Der Gasschlauch, durch den das Gas strömt, wird an einen speziellen Ansatz mit Nippel angeschlossen.

Dies ermöglicht die Einstellung von Größe und Geschwindigkeit der Flamme. Nippel und Rohr sind in einem Metallbecher untergebracht. Hier erfolgt die Sättigung des Propans mit Sauerstoff aus der zugeführten Luft.

Standardschema eines Gasbrenners. Auf dieser Basis kann man eine eigene Konstruktion entwickeln. Zur Erleichterung von Reparatur und Betrieb ist es besser, sie leicht zerlegbar zu gestalten.

Aus dem Metallbecher gelangt das brennbare Gemisch unter Druck durch die Düse in die Verbrennungszone. Um einen kontinuierlichen Prozess zu gewährleisten, sind in der Düse spezielle Öffnungen vorhanden, die als zusätzliche Belüftung dienen.

Für die Eigenherstellung benötigt man eine Zeichnung des Gasbrenners für den Schmiedeofen sowie einen Satz Werkzeuge und Materialien:

• Rohrstücke, Verbindungselemente;
• Winkelschleifer;
• Halbrunde oder runde Feile;
• Bohrmaschine; falls nicht vorhanden, kann man durch eine Handbohrmaschine ersetzen;
• Schweißgerät (MIG/MAG);
• Gewindebohrer, Schneideisen, Bohrer, Drahtbürste, Hammer, Kombizange;
• Schleifscheiben – Schruppscheibe, Trennscheibe;
• Blech mit einer Dicke von 1,2 mm und 3 mm;
• Schutzausrüstung für Schweißarbeiten.

Die gesamte Arbeit zur Herstellung der Brennstoffverbrennungsvorrichtung besteht aus fünf Schritten.

Bei der Konstruktion eines Gasbrenners müssen die verbindlichen Anforderungen beachtet werden: Sicherheit der Gaszündung, stabile Verbrennung, Sicherheit bei Zugänderungen (Rückschlag) und der Gefahr einer Verpuffung des brennbaren Gemischs sowie Unempfindlichkeit gegen Feuchtigkeit im Ofen.

Im ersten Schritt wird ein Diffusor hergestellt. Als Ausgangsmaterial kann ein Rohrstück mit passendem Durchmesser verwendet werden, z. B. ein Schalldämpfer aus Edelstahl oder ein Wasserrohr.

Mit einem Winkelschleifer werden entlang des Rohrs Einschnitte in der erforderlichen Länge angebracht. Auf das Rohr wird ein Lagerkäfig mit passendem Durchmesser aufgeschlagen. Dasselbe wird auf der anderen Seite wiederholt.

Die Einschnitte werden verschweißt, dann wird eine Lamellenscheibe verwendet und die Oberfläche bis zur vollständigen Glätte bearbeitet. Alle vorhandenen Poren und nicht durchgeschweißten Stellen werden verschweißt und gereinigt. Mit einer runden oder halbrunden Feile werden innen alle Grate entfernt.

Um bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen in einem wirtschaftlichen Modus zu arbeiten, hat das Rohr 3 dünne Wände, was die Gasgeschwindigkeit erhöht, eine bessere Vermischung fördert und eine Entzündung des Gemischs im Rohr verhindert.

Der nächste Schritt ist die Herstellung des Mischers und des Konfusors. Ersterer hat die Form eines Röhrchens. Geeignet ist ein Wasserrohr mit einem Durchmesser von etwa 2 cm und einer Länge von 9 cm. Das Röhrchen wird an den Diffusor geschweißt und daran der Konfusor – ein Konus für den Lufteintritt.

Den Rohling dafür kann man aus einem 1,2 mm dicken Blech zuschneiden. Dann wird er gebogen, die Naht verschweißt und das fertige Teil an den Mischer geschweißt. An der Stirnseite wird eine ebene Fläche für die Anlage der Einstellscheibe geschaffen. Durch Verkleinern/Vergrößern des Spalts zwischen Konfusor und Scheibe wird der eintretende Luftstrom reguliert.

Als Nächstes wird der Mechanismus zur Zuführung der Komponenten des Gas-Luft-Gemischs hergestellt. In diesem Schritt wird eine Schraube mit langem M10-Gewinde benötigt. Der Kopf wird abgeschnitten, dann wird von der Stirnseite eine durchgehende Bohrung von 5 mm Durchmesser gebohrt und ein M6-Gewinde geschnitten.

Zur Herstellung der Düse kann eine Drahtführungsspitze eines Schweißhalbautomaten verwendet werden. Da sie eine beträchtliche Länge hat, muss sie gekürzt werden. Dabei sollten nach dem Gewinde etwa 3-4 mm übrig bleiben. Das übriggebliebene Teil reicht für die Herstellung einer weiteren Düse.

Für die weitere Arbeit wird eine Scheibe mit einem Außendurchmesser von 43 mm benötigt. Diese kann man kaufen oder selbst aus einem Blech herstellen. In der Mitte der Scheibe wird ein Loch mit 1,2 cm Durchmesser gebohrt. An die fertige Scheibe wird eine M10-Mutter geschweißt.

Bei der Montage der Baugruppe schrauben Sie eine Mutter auf einen Bolzen, setzen eine Einstellscheibe ein und schrauben eine Gasdüse ein. Die Düse wird durch Drehen der Scheibe bündig mit dieser eingesetzt. Die erste aufgeschraubte Mutter wird in der Mitte des Gewindes platziert.

Bevor Sie mit der Installation beginnen, müssen Sie eine Halterung für die Baugruppe am Gehäuse in Form einer Klammer herstellen. Diese kann aus Blech geschnitten werden. Ohne die Position der Baugruppe zu verändern, legen Sie sie an den Konfusor an, setzen die Klammer an und schweißen sie an die Mutter und das Gehäuse. Die Schweißstelle ist nicht von großer Bedeutung, aber die Konstruktion muss stabil sein.

Durch Ein- und Ausdrehen des Bolzens stellen Sie den Ejektionsgrad ein. Wie die Praxis zeigt, wird das optimale Ergebnis erreicht, wenn die Düse etwa zwei Millimeter tief in den Konfusor eintaucht. Die Menge der zugeführten Luft regulieren Sie mit der Scheibe.

Der letzte Schritt ist der Test. Dazu stecken Sie einen Schlauch auf den Bolzen. Am Druckminderer stellen Sie einen Druckwert von 0,2 kg/cm² ein. Mit diesem Wert können Sie experimentieren, aber denken Sie daran, dass bei hohem Gasverbrauch die Gasflasche, insbesondere mit einem Fassungsvermögen von 5 Litern, schnell vereisen kann. In diesem Fall ist eine Düse von 0,6 mm besser geeignet.

Die Scheibe müssen Sie vor dem Zünden vollständig schließen oder einen kleinen Spalt lassen. Nach dem Zünden des Gases erhöhen Sie die Luftzufuhr allmählich. Die Flamme wird eine zunehmend sattere blaue Farbe annehmen und sich allmählich von der Brennerspitze entfernen. Eine Besonderheit des Betriebs des Brenners im offenen Herd ist, dass bei weiterer Verstärkung des Luftstroms die Flamme vom Brenner abreißt und erlischt.

Um dieses Phänomen zu vermeiden, platzieren Sie ein Hindernis (einen Flammteiler) entlang der Flammenbahn oder verwenden Sie den Brenner in einem geschlossenen Raum. In diesem Fall entzündet die aus der Düse austretende Flamme das Gas, und die Verbrennung wird aufrechterhalten.

Sie führen den Injektionsbrenner durch eine vorgesehene Öffnung in der Wand des wärmeisolierten Behälters in den Herd ein. Eine wichtige Voraussetzung für sicheres Arbeiten ist das Vorhandensein einer Zwangsentlüftung.

Wenn der Brenner mit Erdgas betrieben wird, sollte seine Flamme unter idealen Bedingungen hellblau sein. Wenn die Gasquelle eine mit Propan-Butan-Gemisch gefüllte Flasche ist, hat das Brenngas die Form gelber Flammenzungen.

Ein solcher Injektionsbrenner funktioniert hervorragend in einem geschlossenen Raum. Wenn Sie ihn gut einstellen, können Sie Temperaturen bis zu 1200 °C erreichen. Diese Bedingungen eignen sich zum Schmieden von Rohlingen aus Feilen, zum Glühen von Klingen und zum Schmelzen von Nichteisenmetallen.

Das Gas wird dem Brenner aus dem Netz oder einer Flasche zugeführt, der Vorgang wird mit einem Regler kontrolliert. Zur Überprüfung der Einstellung und des Drucks wird ein Probelauf des Gases oder des Gasgemisches durchgeführt, wobei auf den Geruch geachtet wird.

Vor- und Nachteile des Injektionsbrenners

Die Verwendung eines hochwertigen Gasbrenners für den Schmiedeofen hat eine Reihe von Vorteilen:

• Nutzung von Gasenergie zur Injektion von Luft;
• gute Durchmischung von Luft und Gas;
• Möglichkeit zur Steuerung des Volumenverhältnisses von Gas/Luft bei Änderung des Temperaturregimes des Brenners;
• Komfort bei der Verwendung;
• Wirtschaftlichkeit;
• Einfachheit der Konstruktion.

Neben den Vorteilen gibt es auch einige Nachteile. Eindüsenbrenner sind aufgrund der Wärmeleistung recht lang. Es muss eine genaue Übereinstimmung der Düsenachse und des Brenners sichergestellt werden. Während des Betriebs verursachen sie viel Lärm.

Die Leistung des Injektionsbrenners wird durch das Gasvolumen bestimmt, das er pro Zeiteinheit verbraucht. Dieser Parameter unterscheidet sich bei verschiedenen Brennern erheblich.

Schwerwiegende Nachteile von Niederdruckbrennern sind die große Flammenlänge sowie die Abhängigkeit der Zufuhrgeschwindigkeit der Sekundärluft von der Feuerraumverdünnung.

Mit den Varianten von Gasbrennern für Saunaöfen und deren Installationsmethoden macht der folgende Artikel vertraut, den zu lesen sich für alle Besitzer von Landgrundstücken mit eigenen Saunen lohnt.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Besonders beliebt ist der von Alexander Kusnezow entwickelte Injektionsbrenner. In diesem Video erklärt er, woraus die Konstruktion besteht und wie man sie zusammenbaut:

Beispiel für den Betrieb eines Injektionsbrenners:

Ein richtig entworfeher und gemäß den Anforderungen handgefertigter Injektionsbrenner wird für lange Zeit ein zuverlässiger Helfer sein. Dieses Gerät ersetzt teure Werkzeuge aus fabrikmäßiger Herstellung. Mit seiner Hilfe können viele Haushaltsprobleme gelöst werden, ohne auf professionelle Hilfe zurückzugreifen.

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