Ремонт термопари газової колонки своїми руками

Для забезпечення безпечної експлуатації газових нагрівальних приладів з відкритим полум'ям в даний час, як правило, використовуються електричні схеми, в яких датчиком температури служить термопара. Термопара являє собою спай двох зволікань з різних провідників (металів). Завдяки простоті пристрою термопара є дуже надійним елементів схеми захисту і безвідмовно працює в газових приладах багато років. Зовнішній вигляд термопари з проводами для газової колонки NEVA LUX-5013 показаний на знімку нижче.

Термопара з'явилася в 1821 році завдяки відкриттю німецького фізика Томаса Зеебека. Він виявив явище виникнення ЕРС (електрорушійної сили) в замкнутому ланцюзі при нагріванні місця контакту двох провідників з різних металів. Якщо термопару помістити в полум'я палаючого газу, то при сильному її нагріванні вироблюваної термопарою ЕРС буде досить для відкриття електромагнітного клапана подачі газу в пальник і запальник. Якщо горіння газу припиниться, то термопара швидко охолоне, в результаті її ЕРС зменшиться, і сили струму стане недостатньо для утримання електромагнітного клапана у відкритому стані, подача газу в пальник і запальник буде перекрита.

На фотографії показана типова електрична схема захисту газової колонки. Як видно, вона складається всього з трьох включених послідовно елементів: термопари, електромагнітного клапана і реле теплового захисту. При нагріванні термопара генерує ЕРС, яка через реле теплового захисту подається на соленоїд (котушку мідного дроту). Котушка створює електромагнітне поле, втягує в неї сталевий якір, механічно пов'язаний з клапаном подачі газу в пальник. Реле теплового захисту зазвичай встановлюють у верхній частині газової колонки поруч з парасолькою, і служить воно для припинення подачі газу в разі недостатньої тяги в газові канали. При відмові будь-якого елементу схеми захисту газової колонки подача газу в пальник і запальник припиняється.

Залежно від моделі газової колонки застосовується ручний або автоматичний спосіб підпалу газу в запальнику. При підпал гнота вручну використовують сірники, електрозажігалкі (в старих моделях газових колонок) або п'єзоелектричний підпал, що приводиться в дію натисканням кнопки. До речі, якщо п'єзоелектричний підпал перестав працювати, то з успіхом можна підпалити газ в запальнику за допомогою сірника.

У газових колонках з автоматичним підпалом займання газу в пальнику відбувається без участі людини, досить відкрити кран гарячої води. Для роботи автоматики в колонку встановлюється електронний блок з батарейкою. Це є недоліком, так як в разі виходу батарейки з ладу запалити газ в колонці буде неможливо.

Для того щоб запалити газ в запальнику за допомогою п'єзоелектричного елемента необхідно поворотом ручкою на газовій колонці відкрити подачу газу в запальник, привести в дію п'єзоелектричний елемент для створення в розряднику іскри і після займання газу в запальнику утримувати цю ручку натиснутою близько 20 секунд, поки не нагріється термопара. Це дуже незручно, тому багато, і я в їх числі, не гасять полум'я в запальника місяцями. В результаті термопара завжди піддається впливу високої температури полум'я (на фото термопара розташована зліва від запальника), що зменшує термін її служби, з чим мені і довелося зіткнутися.

Газова колонка перестала запалюватися, запальник потух. Від іскри зі свічки газ в запальнику запалювався, але варто було відпустити ручку регулювання подачі газу, незважаючи на тривалість часу утримання її натиснутою, полум'я гасло. З'єднання між собою клем теплового реле не допомогло, значить, справа в термопарі або електромагнітному клапані. Коли зняв кожух з газової колонки і поворушив центральний провід термопари, то вона розвалилася, що добре видно на знімку вище.

Як зняти термопару з газової колонки

Для того щоб була можливість оперативно відремонтувати газову колонку своїми руками і завжди бути з теплою водою, з урахуванням досвіду тривалої експлуатації газових колонок різних моделей, у мене під рукою завжди є набір запасних частин. Гумові прокладки, трубки, теплове реле і термопара в комплекті. Тому за півгодини термопара була замінена новою, і колонка знову стала справно нагрівати воду.

Термопара закріплена зліва на загальній планці з запальником і свічок за допомогою гайки. Перш ніж відгвинчувати гайку потрібно трохи відкрутити лівий шуруп, що утримує планку, щоб він не заважав повертатися гайковий ключ.

Далі гайковим ріжковим ключем гайка відкручується обертанням проти годинникової стрілки до повного сходу з різьблення на корпусі термопари. Після цього термопара легко вийде вниз з планки.

На наступному кроці потрібно за допомогою ріжкового ключа викрутити гвинт-контакт з газо-водорегулирующего вузла. Гвинт знаходиться з протилежного боку ручки регулювання подачі газу.

Залишиться тільки зняти дві клеми з реле теплового захисту, і термопара в комплекті з проводами буде знята з газової колонки.

Установка нової термопари проводиться в зворотному порядку, при цьому бажано, щоб струмопровідні проводи не торкалися як внутрішніх металевих частин газової колонки, так і кожуха після його установки.

Як зварити згорілу термопару газової колонки

У зв'язку з професійною необхідністю мені постійно доводиться займатися виготовленням термопар для приладів підтримки заданої температури в сушильних шафах і в обладнанні відпалу кручених магнітопроводів для трансформаторів при температурі 800 ° С. Тому при виготовленні черговий термопари вирішив спробувати зварюванням відновити працездатність згорілої термопари від газової колонки.

Центральний провід термопари був зварений з мідним дротом електропроводки і мав довжину близько 5 см. На фотографії місце спайки добре видно зліва. Такий довжини проводу вистачило б на кілька ремонтів.

Трубчастий провідник термопари довжиною близько сантиметра весь вигорів, але залишилася його частина з більш товстою стінкою.

З центрального провідника було видалено місце колишньої зварювання, і деталі термопари були очищені від кіптяви і нагару за допомогою дрібної наждачного паперу.

Центральний провідник був вставлений в основу термопари з таким розрахунком, щоб його кінець виступав на один міліметр. Сварка проводилася на спеціальній установці, пристрій і схему якої я опишу нижче, протягом близько чотирьох секунд при напрузі 80 В і силі струму близько 5 А.

Спай термопари вийшов, всупереч моїм очікуванням, відмінної якості та гарної форми. З'явилася впевненість, що ремонт термопари затіяв я не дарма.

Для виключення замикання центрального провідника термопари на її корпус, в зазор була щільно набита вата зі скловолокна. Добре для цих цілей підійде і азбест.

Для впевненості в тому, що термопара працює, вона була нагріта за допомогою паяльника до температури близько 140 ° С.

Мультиметр зафіксував ЕРС, що виробляється термопарою, величиною 5,95 мВ, що підтвердило справність термопари. Залишилося провести перевірку працездатності термопари в газовій колонці.

Хоча термопара стала на сантиметр коротше, але все одно її довжини цілком вистачило, щоб місця спаю перебувати в полум'я запальника. Реставрована термопара безвідмовно працює в газовій колонці вже кілька місяців, і, гадаю, пропрацює набагато довше, ніж термопара заводського виготовлення, так як місце спаю стало набагато масивніше.

Пристрій установки для зварювання термопар

Увага! При повторенні і експлуатації пропонованої установки для зварювання термопар, в зв'язку з відсутністю гальванічної розв'язки контактів для підключення термопари, необхідно строго дотримувати полярність підключення установки до побутової електропроводці. До термопарі повинен бути підключений виключно нульовий провід. Дотик незахищеним ділянкою тіла людини до фазного проводу може завдати серйозної шкоди здоров'ю, аж до зупинки серця.

Існує кілька способів зварювання термопар: в електричної дузі, в соляному електрозварювальному апараті, за допомогою ацетиленового пальника і в графітним або вугільному порошку. Я зварюю термопари для вимірювання температури за допомогою ЛАТР і керамічної ємності, наповненою порошком з графіту. Технологія проста, не вимагає спеціального устаткування, досвіду і доступна для будь-якого домашнього майстра.

У спадщину мені дісталася саморобна установка для зварювання термопар, представлена ​​на фотографії. Установка являє собою металеву коробку, в якій встановлено ЛАТР, вольтметр змінної напруги і керамічний стакан для графітного порошку.

Електрична схема установки представлена ​​вище. Напругу живлення через електричну вилку подається з побутової електропроводки через вмикач і запобіжник на струм 5 А на первинну обмотку лабораторного автотрансформатора. Неонова лампочка HL1 служить для індикації включеного стану установки. Резистор R1 обмежує струм через HL1.

На дні керамічної чаші, наповненої графітним порошком, для подачі струму є мідна пластина, на яку через латунний гвинт подається напруга живлення з змінного контакту ЛАТРа. Нульовий провід, що йде з мережевої вилки, підключається до загального проведення ЛАТРа і до зварюваної термопарі за допомогою затиску типу «крокодил».

Величина струму зварювання залежить від величини напруги. Для цього в установці є вольтметр змінної напруги, позначений на схемі буквою V. Величина напруги встановлюється обертанням ручки ЛАТРа і підбирається експериментально в залежності від діаметра зварювальних проводів і лежить в межах 20-90 В. У схемі немає спеціальних елементів, що обмежують величину струму. Він обмежується за рахунок перетину проводів схеми і величини опору графітного порошку.

На фотографії показана лицьова панель установки для зварювання термопар із зворотного боку. Як бачите, ЛАТР закріплений безпосередньо на дні коробки, а всі інші елементи електричної схеми закріплені безпосередньо на панелі.

Для зварювання термопари на установці досить звити провідники, затиснути їх крокодилом і плавно доторкнутися до поверхні графіту. Виникне електрична дуга, що виділяє велику кількість теплової енергії в одній точці. Провідники починають оплавлятися, і розплавлені метали, змішавшись один з одним, за рахунок сил поверхневого натягу в рідинах утворюють акуратний кульку, як на фотографії. Час зварювання зазвичай не перевищує трьох секунд. Горіння дуги супроводжується характерним шиплячим звуком, з понижающейся в часі частотою. При наявності досвіду по звуку можна легко визначити момент закінчення процесу зварювання. У зв'язку з великою масивністю термопари для газової колонки, на її зварювання знадобилося близько п'яти секунд.

На установці для зварювання термопар мені доводиться в основному зварювати хромель-копелеві (ТХК, Тип L) і хромель-алюмелеві (ТХА, Тип K) термопари з діаметром провідників 0,2-0,5 мм. Траплялося при ремонті зварювати навіть термопару типу К з діаметром провідників 3 мм. Добре зварюються між собою мідні і алюмінієві дроти діаметром до 2,5 мм. Але при монтажі електропроводки установку застосовувати для зварювання з'єднань через її габаритних розмірів складно.

Для захисту очей від яскравого світла при візуальному контролі над процесом зварювання окуляри або захисну маску зварника використовувати незручно, тому я використовую нейтральний світлофільтр високої щільності від фотоапарата.

Як показала практика, за допомогою найпростішої установки, що представляє собою ЛАТР і керамічну чашу з графітним порошком, можна успішно виконувати ремонт термопар, що застосовуються в системах автоматики газових колонок, в домашніх умовах своїми руками.