Как сделать горелку Бабингтона

При использовании отработанных масел для отопления частного дома возникает вечная проблема – предварительная подготовка горючего, очистка от примесей и воды. Упростить задачу поможет горелка Бабингтона, сжигающая отработку и другое жидкое топливо любого качества. Поскольку ее конструкция и принцип работы вызывает немалый интерес, рассмотрим эти вопросы в данном материале. Заодно расскажем, как сделать «всеядную» масляную горелку своими руками.

Принцип работы горелки Бабингтона

Несколько слов об истории изобретения. Рассматриваемый способ сжигания тяжелых фракций жидкого топлива появился относительно недавно – в середине прошлого века. Если точнее, то изобретатель Роберт С. Бабингтон (R.S. Babington) запатентовал свою горелку на дизельном топливе в 1969 году. Однако, срок действия патента давно истек и теперь ее устройство доступно всем интересующимся.

Изобретение Бабингтона по принципу работы в корне отличается от традиционных масляных горелок, где смесь воздуха и топлива впрыскивается форсункой под давлением:

1. Отработка или дизель подается из бака насосом малой производительности.
2. Топливо капает на рабочую поверхность – сферическую или наклонную. По ней горючее стекает вниз, образуя тонкую пленку.
3. В центре указанной поверхности проделано отверстие малого диаметра (не более 0.3 мм), сквозь которое компрессор нагнетает сжатый воздух.
4. Горелка Бабингтона на отработанном масле работает по следующему принципу: поток сжатого воздуха, выходящего через малое отверстие под давлением, отрывает часть масляной пленки от поверхности.
5. В результате получаем струю топливовоздушной смеси, которая после розжига образует устойчивый факел пламени. Он направляется в топку печи или котла, нагревая стенки камеры либо водяную рубашку. Ниже на рисунке показана схема работы горелочного устройства:

Здесь хорошо видно, что несгоревшие остатки отработанного масла стекают с полусферы в специальную емкость, а оттуда — обратно в главный бак. Из него топливо поступает на сжигание уже под небольшим давлением, причем предварительно подогревается для разжижения. Как видите, никаких фильтрующих элементов конструкцией не предусмотрено.

Подогрев отработанного масла или дизельного топлива перед сжиганием горелкой Бабингтона очень важен и вот почему:

1. Нагретая отработка разжижается и образует более тонкую пленку на рабочей поверхности, которая хорошо распыляется потоком воздуха. Это способствует более эффективному горению.
2. Чем мельче капельки жидкого топлива, взвешенные в струе, тем легче произвести розжиг котла или печи Бабингтона в ручном/автоматическом режиме.

Справка. Найти и купить готовую горелку Бабингтона в заводском исполнении нереально. Известные производители масляных и дизельных агрегатов, например, KROLL или EURONORD, таковых не производят. Выход один – заказать горелку хорошему мастеру или же сделать ее самому.

Плюсы и минусы горелки Бабингтона

Особенность этого типа горелочных устройств состоит в том, что их позитивные и негативные стороны уравновешивают друг друга. Как вы уже могли догадаться, главное преимущество – использование тяжелых видов жидкого топлива любого качества. Даже при большом количестве примесей в отработанном масле самодельная горелка с воздушным наддувом будет исправно функционировать (в отличие от других печей, сделанных для использования подобного горючего).

Не помеха и наличие в отработке воды или автомобильного антифриза (в разумных пределах), хотя небольшие сбои могут иметь место. Дело в том, что сила поверхностного натяжения воды выше, чем у жидких углеводородов. Соответственно, пленка из отработки легче отрывается от рабочей поверхности под воздействием воздушного наддува в горелке Бабингтона. Если в масле имеется немного воды, то последняя практически не попадает в зону горения, а стекает вниз, в отстойник.

Совет. Злоупотреблять «всеядностью» горелочного устройства все же не стоит. Лучше перед применением отработку прогнать через грубый сетчатый фильтр.

Другой приятный для пользователя факт – большой выбор используемых видов жидкого горючего. Правда, при переходе с одного на другое придется перенастраивать горелку по дозировке топлива и воздуха. Вот перечень этих видов:

• отработанные масла и ГСМ любого происхождения и вязкости – из автомобилей, станков и прочих машин и механизмов;
• солярка и биодизель;
• свежие, старые и перегоревшие растительные масла;
• мазут;
• светлое печное топливо, керосин.

Теперь о недостатках, коих тоже хватает:

1. Масляная горелка Бабингтона — устройство относительно простое. А вот система дозированной подачи и стока горючего выйдет посложнее. В схеме участвует 2 емкости, насос и топливный тракт с регулировкой интенсивности горения. Важно обеспечить качество соединений, иначе масло начнет подтекать.
2. При использовании жидких видов топлива, особенно отработки, в котельной редко бывает чисто. Надо понимать, что грязь и запахи в помещении топочной неизбежны. Недостаток проявляется в процессе настройки горелки Бабингтона для совместной работы с самодельной печью или котлом. Сюда же относится перенастройка оборудования для перехода с отработки на дизельное, мазутное или растительное топливо.
3. Изредка при работе горелки возникают сбои из-за того, что засоряется сопло, точнее, крошечное отверстие для воздуха. Скорее всего, причина кроется на стороне компрессора. К примеру, изношенность поршневой группы приводит к попаданию масла из картера в сопло и может стать причиной сбоев.

Отдельно стоит упомянуть о мерах пожарной безопасности. При выполнении работ, связанных с установкой масляного горелочного устройства, рекомендуется держать под рукой огнетушитель. Последний должен постоянно находиться в помещении котельной.

Как сделать горелку самостоятельно

Чтобы понимать, как сделать горелочное устройство Бабингтона, нужно изучить его конструкцию по чертежам. Таковых на просторах интернета можно отыскать немало, но для изготовления лучше перенять опыт специалистов и взять в работу проверенный прототип. Ниже представлен чертеж горелки, сделанной и испытанной одним из опытных участников одного из специализированных форумов:

Теперь несколько слов о том, из чего можно смастерить агрегат по этому чертежу. Автор в качестве корпуса использовал обычный стальной тройник с резьбами для присоединения труб диаметром 2 дюйма (ДУ50). Вместо тройника сгодится и крестовина такого же размера. Остальные элементы – в соответствии с перечнем:

1. 

   Полусфера или полый шар для горелки Бабингтона. Вариантов несколько – начиная от дверной ручки из латуни и заканчивая различными сферическими гайками.

2. Сопло – сгон из металлической трубы с наружной трубной резьбой, длина – 150—200 мм.
3. Медная трубка диаметром 10 мм для топливного тракта.
4. Трубка металлическая для организации подачи воздуха. Диаметр – не менее 10 мм.
5. Фитинги резьбовые, служат для присоединения медной трубки к корпусу.

Также понадобится небольшой насос для перекачки отработанного масла. С этой задачей неплохо справляются агрегаты от автомобиля ВАЗ или мотоцикла, нужно только обеспечить их вращение от электродвигателя. Компрессор подойдет любой маломощный, в том числе от холодильника, поскольку давление в воздушном тракте должно быть небольшим (номинальное — около 2 Бар, максимум – 4 Бар).

Совет. Для дозирования или перекрывания топливной магистрали на ней стоит установить специальный вентиль.

Важная операция – просверлить в импровизированной форсунке калиброванное отверстие очень малого диаметра. Но сначала необходимо подобрать сверло требуемого размера, ведь от величины отверстия будет зависеть мощность будущей самодельной горелки Бабингтона. О расчете мощности будет сказано в следующем разделе, а о том, как самому сделать маленькое отверстие, подробно показано на видео:

Подбор мощности

Фокус в том, что самостоятельно произвести такой расчет по формулам довольно затруднительно. Есть данные, полученные на практике, и они гласят, что разные мастера-умельцы делают одно или несколько отверстий диаметром от 0.1 до 0.3 мм. Есть и более точная информация: если изготовить горелку с 1 отверстием размером 0.25 мм, то получится добиться мощности котла до 15 кВт (в зависимости от вида топлива).

Совет. Не стоит сверлить отверстие слишком большого размера (более 0.3 мм), это приведет к ухудшению распыления и сгорания отработки. Кроме того, устройство будет сложнее разжечь, да и расход жидкого топлива неоправданно увеличится.

Опираясь на эти данные, можно подобрать тепловую мощность агрегата количеством отверстий. Чтобы выйти на 30—35 кВт, придется просверлить не 1 отверстие на 0.25 мм, а два. Причем расстояние между ними нужно выдержать не менее 8 мм, чтобы факелы топливовоздушной смеси не гасили друг друга. По опыту, при работе горелки Бабингтона на отработке через одно отверстие 0.25 мм приблизительный расход масла в максимальном режиме составит до 2 л в час.

Рекомендации по изготовлению

Когда отверстие готово, к шару надо прикрепить трубку подачи воздуха и установить его внутрь тройника. Для герметичного вывода трубки из корпуса придется изготовить резьбовую заглушку. В ней просверливается отверстие, куда и вставляется трубка. Сверху в тройник методом пайки врезается штуцер, а к нему присоединяется медная магистраль топливоподачи. Для подогрева отработанного масла перед сжиганием используем такие способы:

1. В бак, откуда происходит подача отработки на полусферу, встраивается электрический ТЭН с терморегулятором.
2. Трубка, ведущая из бака, делает несколько витков вокруг разогретого сопла, за счет чего проходящее по ней топливо разогревается.

К тройнику сначала прикручивается сопло, а потом на него надевается предварительно согнутая в спираль медная трубка. А уж потом она подключается к штуцеру. Кстати говоря, в сопле следует проделать 2 отверстия диаметром не менее 8 мм для поступления вторичного воздуха. Подробное описание, как изготовить горелку Бабингтона самому, дано в представленном ниже видео:

Нижний выход из тройника предназначается для стекания отработанного масла в бак-отстойник. Его можно расположить прямо под горелкой, но это не эстетично и небезопасно, — пламя слишком близко. Лучше отнести бак в сторону, а для отвода отработки придумать штуцер с резьбовой пробкой и трубкой. Тот, кто силен в области электроники, может приладить к горелке комплект автоматики розжига и безопасности с контроллером.

Электрический розжиг может обеспечиваться одной или двумя автомобильными свечами зажигания, вкрученными в начале сопла. Это даст возможность останавливать и запускать котел в автоматическом режиме, перекрывая и возобновляя подачу отработанного масла и воздуха в горелку. Контроллер может получать сигналы от датчика пламени, температуры воды в котле и уровня топлива в баке и на их основании отключать насос и закрывать клапан топливной магистрали.

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.

Заключение

На данный момент универсальная горелка, работающая по принципу Бабингтона, — это прерогатива мастеров–самодельщиков. Хотя она обладает массой достоинств, известные бренды не торопятся налаживать производство подобных агрегатов. Можно предположить, что причиной тому – пожарная опасность такого изделия и слишком высокая прогнозируемая цена из-за сложной системы подачи топлива с воздухом.