Brûleur à gaz à injection pour forge de forgeron à fabriquer soi-même : guide de fabrication

Le principe de fonctionnement d'un brûleur à injection pour petites forges repose sur l'aspiration du jet de gaz dans le corps du brûleur. Vous pouvez l'acheter en magasin. Cependant, si un brûleur à gaz à injection est fabriqué artisanalement pour la forge, il fonctionnera tout aussi bien.

Nous vous expliquerons comment construire l'outil selon les règles. L'essentiel est de respecter toutes les exigences de fabrication. Après tout, vous aurez affaire à un mélange explosif de gaz et d'air.

Caractéristiques et types de brûleurs à injection

Le degré de combustion du métal lors du chauffage pour le forgeage, l'intensité de la formation de calamine en surface et la consommation totale de gaz dépendent de la conception du brûleur de la forge. Dans les forges fermées, on utilise des brûleurs à flamme courte.

Leur conception garantit un mélange rapide du mélange combustible, ce qui assure un rendement élevé. Les produits de combustion sont évacués de l'espace de travail de la forge de manière uniforme et aussi efficacement que possible.

Principe de fonctionnement des brûleurs

Dans les brûleurs de ce type, on brûle du propane provenant d'une conduite de gaz ou d'une bouteille. Le mélange gaz-air se forme par éjection, c'est-à-dire par aspiration de l'air à l'intérieur du brûleur sous l'effet de l'énergie du jet de gaz sous pression.

Dans la zone où l'air est prélevé, une dépression se crée, ce qui fait que l'air se déplace dans la direction souhaitée. En se mélangeant dans le corps du brûleur, le mélange de travail en sort sous pression, créant la température nécessaire.

La qualité de fonctionnement du brûleur à gaz dépend de la constance du rapport entre le volume de gaz et d'air. La variation de la densité du gaz influence la capacité d'aspiration d'air du brûleur.

Le dispositif de combustion ou brûleur est le composant principal d'une forge à gaz. Son fonctionnement dépend entièrement de la fabrication correcte de cet élément clé.

Tous les changements de température de combustion doivent être accompagnés de changements correspondants de l'apport d'air nécessaire à l'inflammation.

En cas de déséquilibre des paramètres, il est nécessaire d'ajuster le coefficient d'injection pour atteindre sa stabilité. On y parvient en modifiant la pression du gaz ou en réglant le volet d'air.

Classification des brûleurs selon les caractéristiques principales

On les classe selon différents critères. En fonction du volume d'air primaire aspiré, on distingue les brûleurs à mélange partiel et complet. Les principales caractéristiques des premiers sont le coefficient d'injection et le taux d'injection.

Le coefficient d'injection est défini par le rapport entre le volume d'air injecté et celui nécessaire à la combustion complète du gaz. Par l'expression « taux d'injection », on entend le rapport entre le volume d'air primaire et la consommation de gaz du brûleur.

La combustion du gaz mélangé à l'air dans le brûleur à injection se produit dans un accessoire spécial — un tunnel, fabriqué en matériau réfractaire.

Les brûleurs à injection utilisés dans les forges domestiques sont de basse pression (jusqu'à 5 kPa) et de moyenne pression — de 5 kPa à 0,3 MPa. Lorsque le gaz dans le brûleur est sous une pression de 20 à 90 kPa, la puissance d'aspiration d'air reste pratiquement inchangée, même lorsque la pression du gaz et la dépression dans la forge subissent des variations.

Lorsque la pression tombe en dessous de ce seuil, le coefficient d'injection augmente, la pression diminue et la dépression dans la forge augmente. En fonction de la présence d'un collecteur de distribution, il existe des brûleurs à une ou plusieurs flammes.

Il existe une division selon le nombre de buses : à une buse — monobuse, à plusieurs — multibuse. Ces éléments sont placés au centre ou de manière dispersée. Selon ce critère, il existe des brûleurs à buse centrale et à buse périphérique.

Brûleur à injection artisanal

Dans un brûleur artisanal de conception standard, le gaz est fourni depuis une bouteille par un tuyau spécial, généralement du propane. Un détendeur n'est pas nécessaire car l'arrivée de gaz est régulée par une vanne de service située sur la bouteille.

L'ouverture et la fermeture de l'alimentation en gaz s'effectuent à l'aide d'un robinet d'arrêt, les autres réglages du brûleur se font via un robinet de service. Le tuyau à gaz, par lequel le gaz circule, est raccordé à un embout spécial avec un nipple.

Cela permet de régler la taille et la vitesse de la flamme. Le nipple et le tube sont placés dans un gobelet métallique. C'est là que se produit la saturation du propane en oxygène provenant de l'air entrant.

Schéma standard d'un brûleur à gaz. Sur cette base, vous pouvez développer votre propre conception. Pour faciliter la réparation et l'utilisation, il est préférable de le rendre facilement démontable.

Depuis le gobelet métallique, le mélange combustible pénètre dans la zone de combustion par la buse sous pression. Pour que le processus soit continu, la buse est dotée d'orifices spéciaux servant de ventilation supplémentaire.

Pour une fabrication artisanale, vous aurez besoin d'un plan de brûleur à gaz pour forge, ainsi que d'un ensemble d'outils et de matériaux :

• morceaux de tuyaux, quincaillerie ;
• meuleuse angulaire ;
• lime semi-ronde ou ronde ;
• perceuse à colonne, si vous n'en avez pas, vous pouvez utiliser une perceuse ;
• poste de soudage semi-automatique ;
• taraud, filière, foret, brosse métallique, marteau, pince multiprise;
• disques — de décapage, de tronçonnage;
• tôle de fer d'épaisseur 1, 2 et 3 mm;
• équipements de protection pour le soudage.

L'ensemble du travail de fabrication du dispositif de combustion de carburant se compose de cinq étapes.

Lors de la création d'un brûleur à gaz, les exigences obligatoires doivent être prises en compte : sécurité de l'allumage du gaz, combustion stable, sécurité en cas de changement de tirage (contrecoup) et risque d'inflammation du mélange combustible, insensibilité à l'humidité à l'intérieur du foyer.

Dans un premier temps, on fabrique le diffuseur. Comme matériau de base, on peut utiliser un morceau de tube de diamètre approprié. Par exemple, un silencieux en acier inoxydable ou un tuyau d'eau.

Le long du tube, à l'aide d'une meuleuse, on effectue des découpes à la longueur souhaitée. On enfonce une bague de roulement de diamètre approprié sur le tube. On répète la même opération de l'autre côté.

On soude les découpes, puis on utilise un disque à lamelles pour traiter la surface jusqu'à obtenir une parfaite douceur. On soude et on nettoie tous les pores et les zones non soudées. À l'aide d'une lime ronde ou demi-ronde, on élimine les bavures à l'intérieur de la pièce.

Pour travailler en mode économique à des températures relativement basses, le tube 3 a des parois minces, ce qui augmente la vitesse des gaz, favorise un meilleur mélange et empêche l'inflammation du mélange dans le tube.

L'étape suivante est la fabrication du mélangeur et du confusor. Le premier a la forme d'un tube. Un tuyau d'eau d'environ 2 cm de diamètre et 9 cm de longueur convient. On soude le tube au diffuseur, et à celui-ci le confusor — un cône pour l'admission d'air.

On peut découper l'ébauche dans une tôle de 1,2 mm d'épaisseur. Ensuite, on la plie, on soude la jointure et on soude la pièce finie au mélangeur. À l'extrémité, on crée une surface plane pour la rondelle de réglage. En réduisant/augmentant l'écart entre le confusor et la rondelle, on règle le flux d'air entrant.

Ensuite, on procède à la fabrication du mécanisme d'alimentation des composants du mélange gaz-air. À cette étape, on a besoin d'un boulon à filetage long M10. On coupe la tête, puis on perce un trou traversant de 5 mm de diamètre à l'extrémité, on taraude un filetage M6.

Pour créer la buse, on peut utiliser l'embout d'amenée du fil de soudage d'une semi-automatique. Comme il est assez long, il faut le couper. Après le filetage, il doit rester environ 3-4 mm. La partie restante suffira à fabriquer un autre gicleur.

Pour la suite, on a besoin d'une rondelle de diamètre extérieur 43 mm. On peut l'acheter ou la fabriquer soi-même à partir d'une tôle. Au centre de la rondelle, on perce un trou de 1,2 cm de diamètre. On soude un écrou M10 à la rondelle.

Lors de l'assemblage de l'unité, vous vissez un écrou sur un boulon, vous installez une rondelle de réglage, vous vissez l'injecteur de gaz. La buse est insérée affleurant la rondelle en tournant cette dernière. Le premier écrou vissé est placé au centre du filetage.

Avant de procéder à l'installation, vous devez fabriquer une fixation de l'unité au boîtier sous forme d'étrier. Vous pouvez la découper dans une tôle. Sans changer la position de l'assemblage, vous l'appliquez contre le diffuseur, vous placez l'étrier et le soudez à l'écrou et au boîtier. L'emplacement de la soudure n'a pas une grande importance, mais il est nécessaire que la structure soit rigide.

En vissant et dévissant le boulon, vous réglez le degré d'éjection. Comme le montre la pratique, le résultat optimal est atteint lorsque l'injecteur pénètre dans le diffuseur à une profondeur d'environ deux millimètres. La quantité d'air entrant est réglée par la rondelle.

La dernière étape est le test. Pour cela, vous mettez un tuyau sur le boulon. Sur le détendeur, vous réglez la pression à 0,2 kg/cm². Vous pouvez expérimenter avec cette valeur, mais n'oubliez pas qu'en cas de forte consommation de gaz, la bouteille, surtout d'une capacité de 5 l, peut geler rapidement. Dans ce cas, une buse de 0,6 mm sera plus appropriée.

La rondelle doit être fermée complètement avant l'allumage, ou il faut laisser un petit jeu. Après l'allumage du gaz, vous augmentez progressivement l'alimentation en air. La flamme deviendra de plus en plus bleu foncé et reculera progressivement du bec du brûleur. Une caractéristique du fonctionnement d'un brûleur dans un foyer ouvert est que, lorsque l'on augmente encore le flux d'air, la flamme se sépare du brûleur et s'éteint.

Pour éviter ce phénomène, vous placez un obstacle (un déflecteur) sur la trajectoire de la flamme, ou vous utilisez le brûleur dans un espace clos. Dans ce cas, le feu sortant de l'injecteur enflamme le gaz et la combustion est maintenue.

Vous introduisez le brûleur à injection dans le foyer à travers un trou aménagé dans la paroi du réservoir calorifugé. Une condition importante pour un travail en toute sécurité est la présence d'une ventilation forcée.

Si le brûleur fonctionne au gaz de ville, dans des conditions idéales, sa flamme doit être d'un bleu vif. Lorsque la source de gaz est une bouteille remplie d'un mélange propane-butane, le mélange combustible a l'aspect de langues jaunes.

Ce type de brûleur à injection fonctionne très bien dans un espace clos. Si vous le réglez correctement, vous pouvez obtenir une température allant jusqu'à 1200°. Ces conditions conviennent au forgeage d'ébauches de limes, au recuit de lames, à la fusion de métaux non ferreux.

Le gaz est fourni au brûleur depuis le réseau ou une bouteille, le processus est contrôlé par un régulateur. Pour vérifier le réglage et la pression, on effectue un démarrage d'essai du gaz ou du mélange gazeux, tout en surveillant l'odeur.

Avantages et inconvénients du brûleur à injection

L'utilisation d'un brûleur à gaz de qualité pour la forge à gaz présente plusieurs avantages :

• l'utilisation de l'énergie du gaz pour l'injection d'air ;
• un bon mélange de l'air avec le gaz ;
• Possibilité de régler le rapport volumétrique gaz/air en fonction des changements de température du brûleur ;
• Facilité d'utilisation ;
• la rentabilité ;
• Simplicité de la conception.

Outre les avantages, il y a aussi quelques inconvénients. Les brûleurs à une seule buse, compte tenu de la puissance thermique, sont assez longs. Il est nécessaire d'assurer un alignement strict de l'axe de la buse et du brûleur. Pendant le fonctionnement, ils émettent beaucoup de bruit.

La puissance d'un brûleur à injection est déterminée par le volume de gaz qu'il consomme par unité de temps. Ce paramètre varie considérablement d'un brûleur à l'autre.

Les inconvénients majeurs des brûleurs basse pression sont la grande longueur de la flamme ainsi que la dépendance de la vitesse d'alimentation en air secondaire par rapport à la dépression du foyer.

L'article suivant vous présentera les variétés de brûleurs à gaz pour poêles de sauna et les méthodes de leur installation ; sa lecture est recommandée à tous les propriétaires de terrains de campagne possédant leur propre bain.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Le brûleur à injection développé par Alexandre Kouznetsov est particulièrement populaire. Dans cette vidéo, il explique de quoi est constituée la structure et comment l'assembler :

Exemple de fonctionnement d'un brûleur à injection :

Un brûleur à injection correctement conçu et fabriqué à la main, en respectant exactement les exigences, deviendra un assistant fiable pour longtemps. Cet appareil remplacera les outils coûteux fabriqués en usine. Avec son aide, vous pouvez résoudre de nombreux problèmes domestiques sans avoir recours à l'aide de professionnels.

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