какая конструкция предохранительных затворов применяется на ацетиленовых генераторах
Какая конструкция предохранительных затворов применяется на ацетиленовых генераторах
§ 41. Ацетиленовые генераторы. Водяные затворы
Ацетиленовым генератором называют аппарат, предназначенный для получения ацетилена из карбида кальция с помощью воды.
Схема ацетиленовых генераторов различных систем представлена на рис. 56.
Переносные ацетиленовые генераторы. В настоящее время выпускается значительное количество ацетиленовых генераторов, отличающихся конструкцией отдельных узлов; их можно свести к двум типам: генератор низкого давления системы ВК и ВВ и среднего давления системы ВВ.
Рис. 57. Ацетиленовый генератор низкого давления АНЭ-1,25-68
Основными узлами генератора являются корпус 1, реторта (газообразователь) 72, газосборник 2, вытеснитель 4, водяной затвор 5, осушитель 8. Корпус 1 разделен перегородкой 3 на две части: нижнюю, в которой находится газосборник 2, и верхнюю, в которую заливается вода, необходимая для работы генератора. Верхняя и нижняя части корпуса соединяются циркуляционной трубой 11.
Генератор заполняется водой до отмеченного шайбой 9 уровня. Перед заполнением генератора водой перекрывают кран 10 и снимают трубку 6, чтобы удалить воздух из газосборника.
В реторту 12 устанавливается корзина 13, загруженная на 2 /3 ее объема карбидом кальция кусками 25×80; затем реторта герметически закрывается крышкой. При открытии водяного крана 10 вода из нижней части корпуса поступает в реторту 12. Корзина имеет наклонное положение для того, чтобы контакт воды с карбидом кальция происходил постепенно. Образующийся в реторте ацетилен проходит по трубке 11 и собирается в газосборнике 2, откуда через осушитель 8 и водяной затвор 5 по шлангу 7 идет в горелку. Вода в реторту поступает до тех пор, пока уровень воды в нижней части корпуса будет выше водяного крана 10. Вода из газосборника вытесняется давлением образующегося ацетилена и по циркуляционной трубе 14 перемещается в верхнюю часть корпуса, причем часть активной воды из реторты вытесняется ацетиленом в конус (вытеснитель) 4, что замедляет газообразование в реторте и автоматически регулирует скорость образования ацетилена в зависимости от скорости отбора его потребителем газа (горелкой).
Давление ацетилена в газосборнике равно разности уровней воды в верхней и нижней частях корпуса.
По мере расхождения газа давление понижается, уровень воды в газосборнике вновь поднимается до крана 10 и вода снова начинает поступать в реторту. Таким образом, водяной кран и вытеснитель автоматически регулируют количество воды, поступающей в реторту.
Генератор АНВ-1,25-68 не замерзает при работе зимой, так как его водоподающая система находится внутри корпуса и нагревается теплом от разложения карбида кальция.
Генератор не реже одного раза в месяц промывают водой.
Генератор среднего давления АСМ-1,25-3 (предназначенный главным образом для монтажных и ремонтных работ) схематично показан на рис. 58.
Рис. 58. Ацетиленовый генератор среднего давления АСМ-1,25-3
После продувки генератора (удаления воздуха из корпуса) он герметически закрывается крышкой 6 при помощи винта 8 и рычага 7. После продувки ацетилен не может попасть в воздушную подушку, за исключением случаев наклонного положения генератора при работе или качании и тряски заряженного генератора.
Количество выделяющегося ацетилена автоматически регулируется вытеснением воды из шахты в пространство между шахтой и корпусом и обратным поступлением в шахту под давлением воздушной подушки.
Масса генератора без воды и карбида кальция равна 16 кг.
Выпускается генератор АСВ-1,25-72, работающий по тому же принципу и отличающийся конструкцией, а также количеством одновременно загружаемого карбида кальция, что увеличивает время работы между перезарядками.
Назначение клапана и водяного затвора состоит в том, чтобы при обратном ударе ацетилено-кислородного пламени не допускать проникновения пламени в генератор. В этом генераторе защита от обратного удара пламени двойная: она осуществляется водяным затвором и обратным клапаном. Их устройство и работа показаны ниже.
Предохранительный затвор препятствует попаданию в генератор пламени при обратном ударе.
Предохранительные затворы делятся на сухие и жидкостные. Наибольшее распространение получили жидкостные (главным образом водяные) предохранительные затворы. Они бывают открытого типа (для генератора низкого давления) и закрытого типа (для генераторов среднего давления).
Действие водяных затворов открытого и закрытого типов основано на том, что взрывная волна и пламя, движущиеся навстречу потоку горючего газа, выводятся в атмосферу или гасятся внутри затвора.
Предохранительный затвор открытого типа представлен схемой на рис. 59. Перед работой в затвор через воронку 5 наливается вода до уровня контрольного крана 7. По газоподводящей трубке 2 ацетилен проходит вниз, выходит через отверстие, рассекается диском 8, проходит через слой воды и выходит из ниппеля 6. При обратном ударе взрывная волна попадает из ниппеля 6 в газовое пространство затвора, давит на воду и вместе с частью воды уходит в атмосферу через зазор между газоподводящей 2 и предохранительной 3 трубами.
В трубу 2 взрывная волна проникнуть не может, так как она заполняется водой, а взрывная волна беспрепятственно проходит в атмосферу, как только освободится от воды нижний конец предохранительной трубы 3. Для того чтобы нижний конец предохранительной трубы 3 при обратном ударе быстрее освобождался от воды, необходим слой воды h. Поэтому затвор и заполняется водой до уровня контрольного крана. Днище 1 привернуто к корпусу 4, чтобы можно было периодически чистить затвор.
Предохранительный водяной затвор закрытого типа представлен схемой на рис. 60.
Рис. 60. Схема водяного затвора среднего давления открытого типа
Затвор через наливной штуцер 2 заливают водой до уровня контрольного крана 3. При нормальной работе ацетилен проходит по трубке 6 через обратный клапан 5, приподнимая шарик, в корпус 7 через слой воды и через ниппель 1 к сварочной горелке.
При обратном ударе взрывная волна давит на воду, обратный клапан 5 закрывается и преграждает доступ воде и взрывной волне в газо-подводящую трубку 6. Одновременно взрывная волна гасится, проходя узкий зазор между стенкой корпуса затвора и диском-отражателем 8.
После каждого обратного удара надо проверять уровень воды в затворе и в случае надобности доливать его водой.
Слив воды из затвора производится через штуцер 4.
Для газов-заменителей ацетилена применяются водяные затворы только закрытого типа или обратные предохранительные клапаны. Обратные клапаны устанавливаются после редуктора у газового баллона или непосредственно в сети перед горелкой при разводке газа по сварочным постам трубопроводами.
Применяются обратные клапаны трех типов, различные по конструкции: с разрывной мембраной при выбросе горючей смеси в атмосферу; с выбросом горючей смеси (безмембранные); обеспечивающие подачу пламегасящего газа (воздуха или азота) при обратном ударе пламени и одновременное, преграждение подачи газов к горелке.
Последний тип защиты от обратных ударов наиболее совершенен, но сложнее по конструкции.
На рис. 61 приведена схема шлангового обратного клапана с выбросом горючей смеси в атмосферу, который устанавливается у газоподводящих штуцеров горелки (резака). В корпусе 1 размещен пористый металлический фильтр 4 и выпускной клапан 5 с несгораемым уплотнителем 6. Клапан присоединяется к штуцеру горелки с помощью накидной гайки 8 и ниппеля 7. При нормальной работе газ поступает в направлении стрелки А. При обратном ударе газовая смесь движется по стрелке Б, часть ее выбрасывается через клапан 5, пламя гасится в фильтре 4, а дисковый клапан 2 перекрывает доступ газов в рукав между дисковым клапаном 2 и пористым металлическим фильтром 4; для жесткости поставлена медная сетка 3.
Рис. 61. Шланговый обратный клапан
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ ЗАТВОРЫ
По принципу устройства предохранительные затворы разделяются на: 1) жидкостные или водяные и 2) сухие. Конструкция водяных предохранительных затворов существенно зависит от рабочего давления ацетилена, и аналогично ацетиленовым генерато
рам различают затворы низкого, среднего и высокого давления. Затворы низкого и среднего давления могут быть объединены в группу открытых затворов, в которых газы при обратном ударе могут свободно выходить в атмосферу. Затворы высокого давления изготовляются закрытого типа, не имеют сообщения с атмосферой, поэтому газы могут выйти в атмосферу лишь прорвав предохранительную мембрану из металлической (оловянной) фольги.
Простейший водяной затвор низкого давления схематически изображён на фиг. 124.
Фиг. 124. Водяной затвор низкого давлення.
Ацетилен по газоподводящей трубе 1 поступает в затвор, наполненный водой до уровня контрольного крана 3, и, пройдя через слой воды, выходит через кран 2 к горелкам. Разность уровней в открытой сверху предохранительной трубке 4 и затворе определяет рабочее давление газа, питающего горелки. При обратном ударе газовая смесь устремляется назад, поступает в затвор через кран’2 и оттесняет воду в газоподводящую трубу 1 и предохранительную 4. Вследствие понижения уровня воды в затворе нижний конец предохранительной трубки обнажается и газы выходят в атмосферу. Водяная пробка, образовавшаяся в газоподводящей трубе, не допускает проникновения взрывной волны в генератор. Щиток 5 отражет воду, выбрасываемую из затвора, и возвращает её назад в затвор, уменьшая потерю воды при обратных ударах.
Водяные затворы низкого давления рассмотренной конструкции, как показал многолетний опыт, работают весьма надёжно при правильном их расчёте и при наличии достаточного количества воды в затворе. Уровень воды в затворе проверяется открыванием контрольного крана 3 перед началом работ и после каждого обрат-
ного удара, вызвавшего выброс воды. При недостаточном количестве вода доливается в затвор через предохранительную трубку 4.
На фиг. 125 а и б схематически показано устройство водяного затвора открытого типа улучшенной конструкции, который изготовляется нашей промышленностью обычно для среднего давления
Фиг. 125. Водяной затвор среднего давления: а — при нормальной работе; б — при обратном ударе.
ацетилена, для чего предохранительной трубке затвора даётся необходимая высота.
Ацетилен поступает в затвор по подводящей трубке /, приваренной к дну затвора и имеющей ряд отверстий в нижней части для выхода газа. Над выходными отверстиями трубки 1 приварена служащая рассекателем шайба 2, распределяющая газ по сечению затвора и мешающая образованию сплошных газовых потоков, могущих пропускать’взрывную волну. Ацетилен проходит через слой воды в газовое пространство затвора и вытесняет часть воды в зазор между трубками — подводящей 1 и предохранительной 6 — на
высоту, соответствующую рабочему давлению ацетилена. На выходе из затвора ацетилен проходит водоотделитель 4, в котором отделяются механически увлекаемые ацетиленом капельки воды, стекающие обратно в корпус затвора. Наличие водоотделителя несколько осушает ацетилен и почти устраняет необходимость добавления воды при работе затвора. Пройдя водоотделитель, газ через кран 5 направляется к горелкам. Контрольный кран 3 служит для проверки уровня воды в затворе. При обратном ударе вода вытесняется в подводящую трубку 1 и образует водяную пробку, препятствующую проникновению взрывной волны в генератор. Газы прорываются через предохранительную трубку б и уходят в атмосферу через отверстия в крышке заливной воронки; унесенные капли воды стекают обратно в корпус затвора.
Существенно отлична конструкция водяных затворов высокого давления, которые изготовляются только закрытого типа, так как при открытом выполнении пришлось бы придавать предохранительной трубке чрезвычайно большую высоту— 10—15 м. В затворах высокого давления подводящая трубка перекрывается при обратном ударе обратным клапаном, а короткая предохранительная трубка закрывается тонкой металлической (обычно оловянной) мембраной, разрывающейся при обратном ударе и выпускающей газы в атмосферу. Предохранительная мембрана рассчитывается на давление около 2 ати и заменяется новой после разрыва, произведённого обратным ударом.
Устройство водяного затвора высокого давления схематически показано на фиг. 126. Ацетилен поступает в затвор по подводящей трубке І, приподнимает обратный клапан 2, распределяется по се
чению затвора тарелкой — рассекателем 3 и, пройдя через слой воды, поступает в газовое пространство затвора. Отсюда газ поступает в предохранительную трубку 4, затем направляется к горелкам через ниппель 5. Предохранительная трубка закрыта предохранительной мембраной 6. Уровень воды в затворе проверяется контрольным краном 7. При обратном ударе клапан 2 закрывает газоподводящую трубку, предохранительная мембрана 6 разрывается и выпускает газы в атмосферу.
В последние годы появились сухие предохранительные затворы для ацетиленовых генераторов различных конструкций. Н. Н. Клебанов исследовал в сварочной лаборатории Московского высшего технического училища имени Баумана сухие предохранительные затворы различных систем. Все эти затворы оказались недостаточно надёжными и не всегда успевали преградить путь взрывной волне. Подобный результат является естественным, так как скорость распространения детонации в ацетилено-кислородной смеси превышает 2000 м/сек, и неизбежная инерция движущихся частей сухих затворов не позволяет им действовать с необходимой скоростью. Действующими у нас правилами защита ацетиленовых генераторов одними сухими затворами без водяных затворов запрещается.
Приведём для примера краткое описание нескольких ацетиленовых генераторов.
Предохранительные затворы и химические очистители
Сообщение об ошибке
Согласно ГОСТ 8766-73 затворы делятся:
по пропускной способности-0,8; 1,25; 2,0; 3,2 м3/ч;
Предохранительные водяные затворы подразделяются на центральные, устанавливаемые на магистрали стационарных ацетиленовых генераторов, и постовые, устанавливаемые на ответвлениях трубопровода у каждого сварочного поста или у однопостовых ацетиленовых генераторов.
Конструкция предохранительных затворов должна отвечать следующим основным требованиям:
обеспечивать наименьшее сопротивление потоку газа;
задерживать прохождение ацетиленокислородного пламени с удалением взрывчатой смеси в атмосферу;
обеспечивать минимальный вынос воды с проходящим через затвор газом;
обеспечивать необходимую прочность при гидравлическом испытании на давление, равное 60 кгс/см2;
не допускать возможного прохождения кислорода и воздуха через затвор со стороны потребителя;
каждый затвор должен иметь устройство для контроля за уровнем воды в нем;
все части затвора должны быть доступны для очистки, промывки и ремонта.
На корпусе каждого затвора должны быть нанесены его паспортные данные. Окрашиваются водяные предохранительные затворы в белый цвет.
Предохранительный водяной затвор среднего давления ЗСП-8-75. Конструкция затвора производительностью 1,25 и 3,2 м 3 /ч представлена на рис. 2.
Рис. 3. Предохранительный затвор ЗСГ-1,25
Затвор состоит из цилиндрического корпуса 1 с верхним и нижним сферическими днищами. В нижнее днище ввернут обратный клапан, состоящий из корпуса 4, гумированного клапана 3 и колпачка 2, ограничивающего подъем гуммированного клапана. Обратный клапан имеет отверстие для слива воды, закрытое пробкой 6, и ниппель 7 для ввода ацетилена в затвор.
Рис. 4. Жидкостной предохранительный затвор
Жидкостный затвор низкого давления. Конструкция жидкостного затвора низкого давления показана на рис. 4. Затвор представляет собой цилиндрический корпус 10 с приваренной к нему бортшайбой 5. В затворе размещается газоподводящая труба 8 с приваренным в ее нижней части дном и установленным наверху запорным вентилем 1. На газоподводящую трубу надевается предохранительная труба 9 с закрепленным на ее верхней части водоприемником 3, Необходимую герметичность создают гайкой 2, которая при навертывании нажимает на торец трубы 9, зажимая прокладку 6 между бортшайбой 5 и диском 4 водоприемника. Гайка тянет трубу 8 вверх, сжимая прокладку 13 между дном 14 и бортшайбой 12. К предохранительной трубе 9 приварена решетчатая шайба 11, на которую насыпают керамические кольца. Шайба 16 служит для лучшего распределения потока газа в воде. Газ подается в затвор по ниппелю 18 и выходит через ниппель 7. Затвор заполняют водой до уровня верхней кромки трубы 17. Сливается вода через трубу 8 при вывернутой заглушке 15. Сетка 5 предназначена для задержания частиц карбидного ила, окалины и других твердых частиц. В верхней части затвора расположен пламяпреградитель 10 и штуцер 11, а в нижней части – рассекатель 14. Пробка 8 предназначена для слива воды. Вода в затвор заливается до уровня контрольной пробки 9 при вывернутой накидной гайке 12 и снятом ниппеле 13.
Ацетилен поступает в затвор по газоподводящей трубке, приподняв гуммированный клапан, проходит через слой воды, затем выходит через ниппель 13 в шланги горелки или резака. При обратном ударе ацетилено-кислородного пламени клапан прижимается давлением воды к седлу и препятствует проникновению ацетилена из генератора в затвор, а пламя гасится столбом воды.
Затвор сухого типа ЗСЗ-1. Преимуществом сухих предохранительных затворов является возможность их эксплуатации при любой температуре окружающей среды. Затвор ЗСЗ-1 (рис.5) состоит из корпуса 1 и крышки 2, которые крепятся между собой шпильками 22. Между крышкой и корпусом установлены отбойник 3, пламягасящий элемент 27, мембрана 15 и клапан 6. Затвор приводится в рабочее состояние вводом штока 13. Газ по ниппелю 18 поступает в затвор, своим давлением отжимает мембрану 15 от штока 4 и через выходной ниппель поступает в горелку или резак.
В химических очистителях в качестве очистительной массы используют геротоль, представляющую собой инфузорную землю пропитанную хромовым ангидридом, серной кислотой и водой. Одним килограммом геротоля можно очистить 25 м 3 ацетилена.
Химический очиститель представляет собой цилиндрический сосуд с несколькими горизонтальными сетками, на которые укладывают марлю, слой геротоля и затем снова марлю. При прохождении ацетилена через слой геротоля, фосфористый водород и сероводород вступают во взаимодействие с массой геротоля и остаются в ней. При этом ярко-желтая масса приобретает темно-зеленый цвет, что служит признаком ее замены.
Какая конструкция предохранительных затворов применяется на ацетиленовых генераторах
Предохранительные затворы являются основным устройством, предохраняющим ацетиленовые генераторы от попадания в них взрывной волны и пламени при так называемом обратном ударе пламени, а также препятствуют проникновению воздуха или кислорода в генератор или газопровод.
Предохранительные затворы могут быть жидкостными (водяными) или сухими.
Жидкостные затворы, как правило, заливают водой, а при работе в условиях низких температур — незамерзающей жидкостью. Конструкция водяного затвора должна соответствовать давлению ацетилена в генераторе, в связи с чем различают затворы низкого (до 1000 мм вод. ст.) и среднего (от 1000 до 15000 мм вод. ст.) давления.
На рисунке показана схема работы водяного затвора низкого давления в различных случаях. Затвор состоит из корпуса и двух трубок: газо-подводящей и предохранительной, которая делается несколько короче газо-подводящей трубки и снабжена сверху воронкой с отбойником. Затвор снабжается газо-выпускным краном и контрольным краном. На газо-подводящей трубке ставится кран.
При нормальной работе водяного затвора ацетилен проходит через газо-подводящую трубку и далее через газо-выпускной кран поступает через шланг в горелку или резак; предохранительная трубка 8 при этом частично заполнена водой. При обратном ударе пламени давление в затворе возрастает, часть воды вытесняется в трубки и при этом нижний конец более короткой предохранительной трубки оказывается на уровне воды. В этот момент вода из трубки выбрасывается в воронку, что дает возможность горящей ацетиленокислородной смеси выйти наружу.
На рисунке показана схема водяного предохранительного затвора ВЗНД-З открытого типа для рабочего давления до 0,1атм с пропускной способностью до 3Шн,
Затвор состоит из корпуса, в который до днища опущены газо-подводящая трубка с отверстиями для выхода газа на конце и рассекатель для равномерного распределения потока газа.
На газо-подводящую трубку надета предохранительная трубка, которая вварена в корпус. Предохранительная трубка в верхней части имеет воронку для налива воды и выброса пламени обратного удара или газов.
В корпус вварены газоотводящий ниппель и контрольный краник для замера уровня воды, а также водоотделитель.
Газ по газоотводяшей трубке проходит через воду и собирается в пространстве над водой, откуда через газоотводящий ниппель поступает к горелке (резаку). В случае обратного удара пламени
в пространстве над водой повышается давление, которым вода вытесняется в предохранительную и газо-подводящую трубки, но так как предохранительная трубка раньше газо-подводящей окажется на уровне воды, то через нее пламя и газы выбросятся в атмосферу, а газо-подводящая трубка окажется Закупоренной водой. Вода займет свой прежний уровень, и затвор снова будет готов к действию при понижении давления в пространстве над ней.
Следует иметь в виду, что при недостатке газа в генераторе или ацетиленопроводе возможен подсос воздуха через предохранительный затвор. Поэтому в случае заметного снижения давления ацетилена нужно немедленно закрыть вентиль на горелке или резаке.
Жидкостные затворы низкого давления — это затворы открытого типа, так как залитая в них вода соприкасается с атмосферой, и после выброса газов или пламени в атмосферу затвор снова приходит в рабочее состояние без вмешательства рабочего.
При давлении ацетилена свыше 0,1—0,15ат применяются водяные затворы среднего давления.
Затвор типа ЗСД-З-0,7 (затвор среднего давления, пропускная способность — 3 м/ч, давление газа до 0,7атм) состоит из корпуса, в дно которого ввернут обратный клапан, состоящий из штуцера, стального покрытого резиной шарика 6 с отростком и кол пачка, ограничивающего подъем шарика. На нижний конец штуцера навернут тройник, один конец которого закрыт пробкой, предназначенной для спуска воды из штуцера и газо-подводящей трубки, и присоединен вентиль. Сетка служит для задержания частиц карбидного ила. В верхней части затвора расположена разрывная мембрана из алюминиевой или другой фольги, зажатая при помощи накидной гайки между двумя резиновыми кольцами. Отверстие, закрываемое пробкой, предназначено для налива, а пробкой — для слива воды. Воду наливают в затвор до контрольной пробки.
Ацетилен поступает в затвор по газо-подводящей трубке и, приподняв шарик, выходит через ниппель. При обратном ударе ацетиленокислородного пламени давлением, передающимся через воду, шарик прижимается к седлу и не допускает проникновения пламени в трубопровод или генератор. Одновременно при давлении 2,5—3,5ат разрывается предохранительная мембрана.
После каждого обратного удара разрывная мембрана должна быть проверена и в случае надобности заменена. Для этого нужно отвинтить гайку 1, вложить между резиновыми кольцами новую мембрану и вновь навернуть гайку, затем мембрану смазать мыльной водой и открыть вентиль 3. Если обнаружится пропуск газа, закрыть вентиль 3 и перебрать мембрану.
При эксплуатации такого затвора требуется не реже двух раз в месяц вывертывать обратный клапан и промывать его водой. При несоблюдении этого правила возможно неплотное прилегание шарика к гнезду штуцера и вследствие этого проникновение взрывной волны в генератор или ацетиленопровод.
При работе от газовой сети, по которой подается городской или естественный газ (метан), требуется применять предохранительный затвор.
Для газопроводов, давление газа в которых не превышает 0,02 кг/см2, может быть применен водяной предохранительный затвор марки ЗГГ-З (затвор для городского газа, пропускная способность 3 мг/ч).
Вода в корпус 3 затвора наливается через воронку по трубе до уровня контрольного крана.
Газ подается в затвор через кран 8 и газо-проводящую трубку. Из затвора через ниппель 6 газ поступает в горелку или резак. Для слива воды и удаления скопившегося ила служит пробка 4.
Допустимое давление газа перед затвором составляет от 0,004 до 0,02 кг/см2 (от 40 до 200 мм вод. ст.).
Жидкостные предохранительные затворы при соблюдении правил эксплуатации обеспечивают надежное предохранение генераторов и ацетиленопроводов от проникновения +1 #1 Николай 16.10.2014 15:45