Предохранительные затворы для газовой сварки
Обновлено: 20.09.2024
Предохранительные затворы - это устройства, предохраняющие ацетиленовые генераторы и газопроводы от попадания в них взрывной волны при обратных ударах пламени из сварочной горелки или резака.
Обратным ударом называется воспламенение горючей смеси в каналах горелки или резака и распространение пламени по шлангу горючего. Обратный удар характеризуется резким хлопком и гашением пламени. Горящая смесь газов устремляется по ацетиленовому каналу горелки или резака в шланг, а при отсутствии предохранительного затвора - в ацетиленовый генератор, что может привести к взрыву ацетиленового генератора и вызвать серьезные разрушения и травмы.
Сгорание ацетиленокислородной смеси происходит с определенной скоростью. Горючая смесь вытекает из отверстия мундштука горелки или резака также с определенной скоростью, которая всегда должна быть больше скорости сгорания. Если скорость истечения горючей смеси станет меньше скорости ее сгорания, то пламя проникает в канал мундштука и воспламенит смесь в каналах горелки или резака, произойдет хлопок и возникнет обратный удар пламени. Обратный удар может произойти от перегрева и засорения канала мундштука горелки. Предохранительные затворы бывают жидкостные и сухие.
Жидкостные предохранительные затворы обычно заливают водой, сухие - заполняют мелкопористой металлокерамической массой. Предохранительные затворы устанавливают между ацетиленовым генератором или ацетиленопроводом и горелкой или резаком. Если сварка или резка производится от ацетиленового баллона, предохранительный затвор не ставят, потому что ацетилен из баллона в горелку или резак поступает с повышенным давлением, а установленный на баллоне редуктор и заполняющая баллон пористая масса надежно защищают баллон от пламени обратного удара.
Согласно ГОСТ 8766-73 затворы делятся:
по пропускной способности-0,8; 1,25; 2,0; 3,2 м3/ч;
по предельному давлению - низкого давления, в которых предельное давление ацетилена не превышает 0,1 кгс/см 2 , среднего давления - 0,7 кгс/см 2 и высокого Давления - 1,5 кгс/см 2 .
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.
Рис. 1. Схема работы водяного предохранительного затвора: а — заполнение затвора водой, б — нормальная работа затвора, в — момент обратного удара пламени, г - подсос воздуха при недостатке ацетилена
Схема работы водяного предохранительного затвора показана на рис. 1, а - г. Затвор состоит из цилиндрического корпуса 1 и двух трубок - газоподводящей 4 и предохранительной 8. Предохранительная трубка делается несколько короче газоподводящей и снабжается сверху воронкой 6 с отбойником 7. На корпусе затвора находится газовыпускной кран 3 и контрольный кран 2, а на газоподводящей трубке - кран 5. При нормальной работе водяного предохранительного затвора (рис. 1, б) ацетилен проходит через газоподводящую трубку 4 (проходя через воду) и через газовыпускной кран 3 поступает в шланг и далее в горелку или резак. При обратном ударе пламени (рис. 1, в) давление в затворе возрастает, часть воды вытесняется, при этом нижний конец короткой предохранительной трубки 8 оказывается на уровне воды. В этот момент вода из предохранительной трубки 8 выбрасывается наружу. Когда горящая ацетилено-кислородная смесь оказывается на уровне нижнего конца предохранительной трубки 8, она также выбрасывается наружу и не может пройти в трубку 4 и в ацетиленовый генератор, так как эта трубка длиннее трубки 8, заполнена водой, а ее конец находится ниже уровня воды в затворе.
Принцип действия этих затворов одинаков, а различное конструктивное исполнение диктуется различной их пропускной способностью. Затвор состоит из корпуса 4, в дно которого ввернут обратный клапан, состоящий из штуцера 8, шарикового клапана 7 и колпачка 6, который ограничивает подъем клапана. В верхней части корпуса приварен рассекатель 2, выше рассекателя размещен выходной ниппель 1. Для контроля уровня воды имеется контрольный кран 3, а для слива воды из затвора с нижней части корпуса - пробка 5. Газоподводящая труба 11 с вентилем 12 на входе ввертывается в тройник 10 с пробкой 9, который соединяется с штуцером 8. Перед тройником в газо-подводящей трубке расположен сетчатый фильтр, который задерживает карбидный ил или другие твердые частицы, чтобы они не попадали под клапан и не нарушали его герметичность.
При работе ацетилен поступает по газоподводящей трубке, поднимает шариковый клапан, проходит через слой воды и выходит, огибая рассекатель, через верхний штуцер к потребителю. В случае обратного удара клапан давлением воды прижимается к седлу и препятствует проникновению пламени в газоподводящую трубку, т. е. к генератору или в сеть. Затвор заливают водой через верхний штуцер, вывернув предварительно выходной ниппель. Рабочее давление ацетилена в затворах не должно превышать 0,7 кгс/см 2 .
Рис. 3. Предохранительный затвор ЗСГ-1,25
Водяной предохранительный затвор ЗСГ-1,25. Этот затвор (рис. 3) относится к затворам среднего давления; предельно допустимое давление-1,5 кгс/см 2 , пропускная способность - 1,25 м 3 /ч, масса - 2,5 кг.
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.
(Гуммирование - покрытие резиной или эбонитом рабочей поверхности металлических деталей для предохранения от коррозии и действия агрессивных сред.)
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.
Рис. 5. Схема сухого затвора ЗСЗ-1: 1 - корпус, 2 - крышка, 3 - отбойник, 4 - шток, 5, 7 - пружины, 6 - клапан, 8, 22 - шпильки, 9, 14, 23, 24 - кольца, 10, 11 - прокладки, 12 - уплотнитель, 13 - шток, 15 - мембрана, 16 - втулка фиксатора, 17, 21 - шайбы, 18 - ниппель, 19 - винт, 20, 26 - гайки, 24 - шарик, 27 - пламягасящий элемент, 28 - пломба, 29 — проволока
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.
При обратном ударе ударная волна пламени гасится на отбойнике 3, а пламя - в пламягасящем элементе 27. Мембрана 15 прижимается давлением пламени к штоку 4 и закрывает доступ горючего газа в корпус затвора. Под давлением горючего газа мембрана 15 давит на шток 4, который перемещается вниз, в результате чего под действием пружины 5 клапан 6 закрывает входное отверстие для доступа газа в затвор. Пропускная способность затвора при температуре 20° С и давлении 760 мм рт. ст. - 5 м 3 /ч, рабочее давление поступающего газа- 1,5 кгс/см 2 .
Аналогично устроен и работает сухой предохранительный затвор среднего давления ЗСМ-1. Номинальная пропускная способность затвора при температуре 20°С и давлении 760 мм рт. ст. - 3,2 м 3 /ч, рабочее давление ацетилена - 1,5 кгс/см 2 .
Химические очистители. Ацетилен, получаемый в ацетиленовых генераторах, содержит твердые частицы извести, пары воды и различные химические соединения аммиака, сероводорода, фосфористого и кремнистого водорода. Твердые частицы удаляются при промывке ацетилена водой. Для очистки от влаги применяют осушители и влагоотделители, для очистки от фосфористого водорода и сероводорода - химические очистители.
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.
Предохранительные затворы для газовой сварки
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.
Явление обратного удара пламени заключается в том, что горящая смесь газов устремляется по ацетиленовому каналу горелки в шланг, а затем при отсутствии предохранительного затвора — в ацетиленовый генератор, где может вызвать взрыв.
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.
Обратный удар пламени не может пройти в трубку и из нее в газопровод или в генератор, так как трубка, как более длинная, будет заполнена водой, а конец ее будет находиться ниже уровня воды в затворе.
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) ацетилен при прохождении через затвор увлажняется, что приводит к понижению температуры пламени горелки;
2) систематический унос капель воды из затвора приводит к понижению уровня воды в нем, в связи с чем требуется частая проверка наличия воды и добавление ее до уровня контрольного крана;
3) в холодное время года возможно замерзание воды как в самом затворе, так и в шланге, где скапливается часть влаги, увлекаемой газом. В связи с этим приходится либо заполнять затворы незамерзающей жидкостью (раствор хлористого натрия, хлористого кальция), либо помещать их вместе с переносными ацетиленовыми генераторами в специальные ящики — утеплители.
Сухие затворы. В ряде случаев применяют сухие предохранительные затворы, которые разделяются на две основные группы:
а) затворы, основанные на действии шаровых или поршневых обратных клапанов;
б) затворы со вставкой из мелкопористой массы.
Затворы первой группы, основанные только на действии шаровых и поршневых клапанов, не обеспечивают надежного задержания обратных ударов, и пламя обратного удара успевает проникнуть через клапан прежде чем последний закроется.
Сухой предохранительный затвор второй группы состоит из корпуса, в котором при помощи специальной замазки укрепляется цилиндрическая вставка из пористой керамики. В верхнюю часть корпуса 7 ввинчивается шайба 6 с отверстиями. На корпусе с обеих сторон навинчиваются крышки 5 и 8. Уплотнение между корпусом и крышками достигается при помощи резиновых кольцевых прокладок. В крышку впаян штуцер, снабженный ниппелем и разрывной мембраной. Мембрана из оловянистой фольги зажата при помощи колпачка между двумя резиновыми прокладками 1 и 3. В нижнюю крышку 8 впаян штуцер 10. внутри которого помещен обратный клапан в виде резинового шарика 11. Шайба 9 ограничивает перемещение шарика. Газ в затвор поступает через ниппель штуцера 10 и выходит через ниппель 15. В случае обратного удара пламя, проходя через пористую вставку, дробится на мельчайшие струйки и гаснет, а давление в значительной степени теряется благодаря сопротивлению, которое оказывает вставка. Если возникающее при взрыве давление превышает 2.5— 3,5ат, то предохранительная мембрана разрывается, и газ выходит наружу.
Эксплуатация сухих затворов допускается только при температуре окружающего воздуха выше 0° С, так как при низких температурах затвор может оказаться закупоренным замерзшей влагой, выделяющейся из газа, т. е. теряется основное преимущество сухого затвора. Учитывая, что надежность сухих затворов недостаточна, следует всегда применять водяные затворы.
Правила техники безопасности при эксплуатации предохранительных затворов.
Для правильной и безопасной работы затвора нужно выполнять следующие правила.
1. Затвор должен всегда находиться в вертикальном положении.
2. Воду в затвор нужно наливать до уровня контрольного крана, при открытии которого вода должна капать, но ни в коем случае не выливаться сильной струей. Наполнение затвора водой и проверка уровня воды должны производиться только при выключенной подаче газа.
3. При прекращении отбора газа необходимо закрыть кран на входе в затвор.
4. Не реже двух раз в смену при нормальной работе и, кроме того, после каждого обратного удара нужно проверять при помощи контрольного крана заполнение затвора водой и добавлять в него воду в случае понижения ее уровня.
5. Не реже одного раза в неделю следует проверять при помощи мыльной воды плотность всех соединений в затворе (резьбы, прокладки, места соединения шланга с ниппелем).
6. Не реже одного раза в месяц затвор следует разбирать, очищать от ила и промывать.
Седло клапана затвора среднего давления следует перед его сборкой смазывать тавотом.
7. В зимнее время при работе на открытом воздухе или в неотапливаемом помещении из затвора после прекращения работы должна быть слита вода во избежание замерзания. При температуре ниже 0° С воду необходимо заменить незамерзающей жидкостью.
8. При эксплуатации затворов закрытого типа необходимо иметь запас готовых разрывных мембран из алюминиевой или оловя-нистой фольги. После каждого обратного удара разрывная мембрана должна быть проверена и в случае надобности заменена. Ни в коем случае нельзя заменять разрывную мембрану фибровыми, резиновыми или какими-либо другими прокладками.
pДля 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). p
Предохранительные затворы устанавливают между ацетиленовым генератором или ацетиленопроводом (при много постовом питании от стационарных генераторов) и горелкой или резаком. Принцип действия водяного затвора показан на рис. 43. Корпус 3 затвора заполняют водой до уровня контрольного крана /(/С. Ацетилен подводится по трубке 1Г проходит через обратный клапан 2, расположенный в нижней части корпуса. В верхнюю часть корпуса газ проходит через отражатель 4. Ацетилен отводится к месту потребления через расходный кран РК. В верхней части корпуса имеется трубка, закрытая мембраной 5 из алюминиевой фольги. При обратном ударе мембрана разрывается и взрывчатая смесь выходит наружу. Давление взрыва через воду 6 передается на клапан 2, который закрывает подвод газа от генератора. После выхода взрывчатой смеси мембрану заменяют. Баллоны для сжатых газов. Для хранения и транспортировки сжатых, сжиженных и растворенных газов, находящихся под давлением, применяют стальные баллоны вместимостью от 0,4 до 55 дм3 ГОСТ 949—73. Наибольшее распространение при газовой сварке и резке получили баллоны вместимостью 40 дм3. Баллоны представляют собой стальные цилиндрические сосуды, в горловине которых имеется конусное отверстие с резьбой, куда ввертывается запорный вентиль разной конструкции для горючих газов и кислорода. Каждому газу соответствует свой условный цвет баллона и цвет надписи газа, например, кислородные баллоны окрашивают в голубой цвет, надпись делают черной краской; ацетиленовый — соответственно в белый и красной краской; водородный — в темно-зеленый и красной краской, пропан — в красный и белой краской. Кислород наполняют в баллоны до давления 15 МПа. Баллон вместимостью 40 дм3 при давлении газа 15 МПа содержит кислорода 6 м3. Питание постов газовой сварки и резки от ацетиленовых генераторов связано с рядом неудобств, поэтому большое распространение получило питание ацетиленом от ацетиленовых баллонов. Ацетиленовые баллоны заполняют пористой массой (древесный уголь, пемза, инфузорная земля), образующей микрополости, необходимые для безопасного хранения ацетилена. Массу в баллоне пропитывают ацетоном (225—300 г на 1 дм3 вместимости баллона), в котором хорошо растворяется ацетилен. При нормальных условиях в одном объеме ацетона растворяется 23 объема ацетилена. Давление растворенного ацетилена в наполненном баллоне не должно превышать 1,9 МПа при 20°С. Для уменьшения потерь ацетона из баллона ацетилен необходимо отбирать со скоростью не более 1700 дм3/ч. Баллоны снабжены вентилям и — запорными устройствами, которые позволяют сохранить в баллоне сжатый или сжиженный газ. Каждый вентиль имеет шпиндель, который перемещается при вращении маховика, открывая или закрывая клапан. Редукто р для газопламенной обработки — прибор для понижения давления газа, при котором он находится в баллоне или магистрали, до величины рабочего давления и для автоматического поддержания этого давления постоянным. Редуктор имеет клапан, управляемый гибкой мембраной, на которую с одной стороны действует сила пружины, а с другой — давление газа. Регулированием силы пружины обеспечиваются заданное давление и расход газа. Редукторы, применяемые в сварочной технике, классифицируются по принципу действия (обратного и прямого), по назначению и месту установки, по схемам редуцирования и роду редуцируемого газа. Газораспределительные рампы, трубопроводы, рукава. При большом расходе горючих газов питание осуществляют от газораспределительной рампы, состоящей из двух коллекторов, гибких подсоединительных трубопроводов и рампового редуктора. Каждый коллектор имеет по запорному вентилю, позволяя заменять баллоны на одном из коллекторов, не нарушая работу другого. Давление газа понижают рамповым редуктором для кислорода, азота и воздуха от 1,5 до 0,03—0,15 МПа, а для ацетилена, пропан-бутана и других горючих газов — с 1,9 до 0,01 МПа. Выпускаются кислородные газораспределительные рам пы на 2x10 и 2x5 баллонов, ацетиленовые — 2x6, 2x9, 2x12 баллонов. Наряду со стационарными применяют передвижные рампы. Кислород и горючие газы от газораспределительных рамп к рабочим местам подаются по трубопроводам. Ацетилено проводы в зависимости от рабочего давления делятся на три группы: низкого давления до 0,01 МПа включительно; среднего — от 0,01 до 0,15 МПа; высокого — свыше 0,15 МПа. Кислородопроводы в зависимости от рабочего давления также делятся на три группы: низкого давления с давлением до 1,6 МПа включительно; среднего —- от 1,6 до 6,4 МПа; высокого — свыше 6,4 МПа. Трубопроводы и арматура для ацетилена — стальная, окрашивается в белый цвет. Арматуру для кислородопроводов высокого давления изготовляют из сплавов меди (латунь, бронза), специально предназначенных для кислорода, окрашивают в голубой цвет. Рукава служат для подвода газа к горелке и резаку от баллонов и рамп. Рукава должны обладать прочностью, гибкостью, не стеснять движений сварщика. Их изготовляют из вулканизированной резины с тканевыми прокладками по ГОСТ 9356—75 следующих классов: I—для подачи ацетилена и других горючих газов под давлением до 0,63 МПа красного цвета; II — для подачи жидкого топлива (бензин и др.) под давлением до 0,63 МПа желтого цвета; III — для подачи кислорода под давлением до 2,0 МПа синего цвета. Сварочная горелка. Основным инструментом газосварщика является сварочная горелка. Сварочной горелкой называется устройство, служащее для смешивания горючего газа или паров горючей жидкости с кислородом и получения сварочного пламени. Каждая горелка позволяет регулировать мощность, состав и форму сварочного пламени. Сварочные горелки согласно ГОСТ 1077—79 классифицируются: по способу подачи горючего газа и кислорода в смесительную камеру инжекторные и безынжекторные; по роду применяемого газа; по назначению — универсальные и специализированные; по числу пламени — однопламенные и многопламенные; по мощности — малой мощности (расход ацетилена 25—400 дм3/ч), средней мощности (400—2800 дм3/ч), большой мощности (2800—7000 дм3/ч); по способу применения — ручные и машинные.
Наибольшее применение имеют инжекторные горелки, работающие на смеси ацетилена с кислородом. В инжекторных горелках горючий газ подсасывается в смесительную камеру струей кислорода, подаваемого в горелку с большим давлением, чем горючий газ. Этот процесс подсоса называется инжекцией. Схема инжекторной горелки показана на рис. 44. Кислород под давлением поступает в горелку и через присоединительный штуцер 8 и регулировочный вентиль 7 подается к инжектору 6. Выходя с большой скоростью из узкого канала инжекторного конуса, кислород создает значительное разрежение в камере 5 и засасывает горячий газ, поступающий через ацетиленовые каналы горелки в камеру смесителя 5, где и образуется горючая смесь. Затем горючая смесь поступает по наконечнику 3 к мундштуку 4, на выходе из которого при сгорании образует сварочное пламя (2 — гайка, 1 — ствол горелки). . Горелки этого типа имеют сменные наконечники с различными диаметрами выходных отверстий инжектора и мундштука, что позволяет регулировать мощность ацетилено-кислородного пламени. В безынжекторных горелках горючий газ и кислород подают примерно под одинаковым давлением до 100 кПа. В них отсутствует инжектор, который заменен простым смесительным соплом, ввертываемым в трубку наконечника горелки. Резаки для газовой резки. Резаки служат для смешивания горючего газа с кислородом для образования подогревающего пламени и подачи к разрезаемому металлу струи режущего кислорода. Ручные резаки для газовой резки классифицируют по следующим признакам: роду горючего газа, на котором они работают,— для ацетилена, газов-заменителей жидких, горючих; принципу смешения горючего газа и кислорода — на инжекторные и безынжекторные; назначению — универсальные и специальные; виду резки — для разделительной, поверхностной, кислородно-флюсовой, копьевой. В настоящее время широкое применение получили уни версальные инжекторные резаки, позволяющие резать сталь толщиной от 3 до 300 мм. Схема резака показана на рис. 45. В резаке конструктивно объединены подогревающая и ре жущая части. Подогревающая часть аналогична устройству сварочной горелки. Режущая часть состоит из дополнительной трубки 5 для подачи режущего кислорода и вентиля 4 для регулировки подачи. В мундштуке 3 находятся два концентрически расположенных отверстия для выхода подогревающего пламени 1 и режущей струи 2. Газы в мундштук подают и регулируют с помощью соответствующих вентилей. Для' газопламенной обработки материалов наряду с универсальными используют специальные горелки и резаки для термической обработки, поверхностной очистки, пайки, сварки термопластов, газопламенной наплавки, резаки для поверхностной, копьевой, кислородно-флюсовой резки, для резки металла больших толщин и др. Машины для кислородной резки. Для повышения производительности, качества реза и сокращения тяжелого ручного труда используют машинную резку. Машины для кислородной резки разделяют на два основных типа — стационарные и переносные. Стационарные машины делятся: по конструктивному исполнению — на портальные (П), которые располагаются непосредственно над разрезаемой деталью; портально-консолъные (Пк), когда над разрезаемой деталью располагается только консоль; шарнирные (Ш); по способу резки — на кислородные (К), кислороднофлюсовые (Кф), плазменно-дуговые (Пл) и газолазерные (Гл); по способу движения или системе контурного управления — на линейные (Л), для прямолинейной резки, магнитные (М) по стальному копиру для фигурной резки, фотокопировальные (Ф) по чертежу для фигурной резки, цифровые программные (Ц) для фигурной резки; по технологическому назначению — для раскройных работ (Р), для точной прямолинейной и фигурной вырезки деталей (Т), универсальные — для прямолинейной и фигурной вырезки деталей (У), для фигурной вырезки малогабаритных деталей (М). Переносные машины подразделяются: по способу резки — на кислородные (К), плазменно-дуговые (Пл); по способу движения или системе контурного управления — по разметке (Р), по циркулю (Ц), по направляющим (Н), по гибкому копиру (Г). Каждая машина состоит из несущей части, резака (одного или нескольких), пульта управления и ведущего механизма. У стационарных машин основным узлом, автоматизирующим процесс резки, является система копирования. В таких машинах применяют принципы механического, электромагнитного, фотоэлектронного, дистанционно-масштабного и программного копирования. Переносные машины изготовляют в виде самоходной тележки, перемещающейся электродвигателем, пружинным механизмом или газовой турбинкой. Машину устанавливают на разрезаемый лист или трубу и направляют по разметке, циркульному устройству, направляющим или гибкому копиру. Основным рабочим инструментом машины для кислородной резки является машинный газовый резак. Используют следующие основные типы машинных резаков: инжекторные, равного давления и внутрисоплового смешения. § 19. Требования безопасности труда при газовой сварке и резке Основными источниками опасности при газовой сварке л и резке являются: взрывы ацетиленовых генераторов от обратных ударов пламени, если не срабатывает водяной затвор; взрывы кислородных баллонов в момент их открывания, если на штуцере баллона или на клапане редуктора имеется масло; опасность пожара в помещении, воспламенения волос, одежды и ожогов сварщика при неосторожном обращении с горелкой; ожоги глаз в случае, если сварщики не пользуются светофильтрами; отравления скопившимися вредными газами при отсутствии обменной вентиляции в помещениях. Безопасная работа при газовой сварке и резке возможна только при правильном обращении с материалами, оборудованием и аппаратурой в соответствии с «Правилами техники безопасности и производственной санитарии при производств ацетилена, кислорода и газопламенной обработки металлов». К выполнению газосварочных и газо-резательных работ допускаются рабочие не моложе 18 лет, прошедшие специальное обучение с проверкой знаний безопасной работы. Запрещается работать без водяного затвора или при неисправном водяном затворе, нельзя к одному водяному затвору присоединять несколько горелок или резаков. Необходимо строго соблюдать правила по обращению и уходу за ацетиленовыми генераторами согласно инструкции по эксплуатации. Надо соблюдать осторожность при обращении с карбидом кальция: хранить его в сухих, хорошо проветриваемых огнестойких помещениях, на месте выполнения работ хранить карбид кальция в неповрежденных барабанах с плотно закрытой крышкой, вскрывать барабаны с карбидом кальция следует только специальным инструментом, исключающим возможность образования искр, следует предохранять барабаны от толчков и ударов. Следует предохранять кислородные баллоны от толчков и ударов при транспортировке и хранении. Для обеспечения взрывобезопасности транспортировка баллонов разрешается на рессорных транспортных средствах, специальных ручных тележках и носилках, в специальных контейнерах. На рабочих местах баллоны должны надежно крепиться в вертикальном положении на значительном расстоянии от нагревательных приборов, не подвергаться действию солнечных лучей. Совместное хранение баллонов с горючими газами и кислородом не допускается. Эксплуатация грязных, с вмятинами и царапинами, не своевременно испытанных баллонов не допускается. Особен но следует обращать внимание на отсутствие масла или гря зи на штуцере вентиля кислородных баллонов. При процессах газопламенной обработки сварщики должны работать в спецодежде, рукавицах и защитных очках со стеклами Г-1, Г-2, Г-3, а вспомогательные рабочие— в очках со стеклами В-1, В-2, В-3. С увеличением мощности пламени следует применять стекло с большим номером, как более темное. При выполнении газопламенных работ внутри отсеков, ям и резервуаров, где возможны скопления вредных газов, должны работать переносные приточно-вытяжные вентиляторы. К выполнению работ с жидкими горючими могут допускаться только специально обученные рабочие, имеющие соответствующие удостоверения. Применение жидких горючих на стапельных работах и в закрытых помещениях (котлы, цистерны и др.) запрещается. Недопустимо применение этилированного бензина и бензина с большим октановым числом. При работе на жидких горючих разрешается пользоваться только бензомаслостойкими шлангами по ГОСТ 9356—75 с внутренним диаметром 6 мм и длиной не менее 5 м.
1. Объясните строение и свойства газового пламени. Какие газы используют для газопламенной обработки?
2. Назовите основные параметры режима газовой сварки. В чем заключаются левый и правый способы сварки?
3. Как устроена газовая горелка?
4. В чем заключается сущность термической резки: кислородной, дуговой, плазменной, лучевой?
5. Назовите условия разрезаемости материалов при газовой резке.
6. Как устроен газокислородный резак?
7. Как классифицируются способы получения ацетилена? Объясните устройство ацетиленового генератора.
Предохранительные затворы
Водяные затворы предназначены для защиты ацетиленовых генераторов и трубопроводов для горючих газов от проникновения в них пламени при обратном ударе, а также кислорода из горелки или резака и воздуха из атмосферы.
Явление обратного удара пламени заключается в воспламенении горючей смеси в корпусе горелки или резака и распространении пламени по шлангу горючего, причем внешне это характеризуется резким хлопком и гашением пламени. Основными причинами обратных ударов являются нагрев наконечника и засорение мундштука, когда скорость истечения горючей смеси резко снижается, а скорость воспламенения может иметь значительно большую величину.
Конструкция затвора должна удовлетворять следующим основным требованиям:
1) надежное задержание обратного удара пламени с удалением взрывчатой смеси в атмосферу;
2) необходимая прочность;
3) наименьшее сопротивление потоку газа;
4) минимальный унос воды проходящим через затвор газом;
5) наличие устройства для контроля уровня воды;
6) доступность для очистки, промывки и ремонта.
Водяные затворы классифицируются по двум признакам:
1) по принципу работы - на затворы низкого давления, или открытого типа, применяемые при давлении газа до 0,1 кгс/см 2 , и затворы среднего давления, или закрытого типа, применяемые при давлении свыше 0,1 кгс/см 2 ;
2) по пропускной способности - на центральные или групповые, с пропускной способностью, соответствующей максимальной производительности генератора или общему расходу газа из сети, и постовые затворы с пропускной способностью до 3,2 м 3 /ч ацетилена.
Схемы затворов низкого и среднего давления показаны на рис. 19.
Затвор низкого давления работает следующим образом. При нормальной работе (рис. 19, а) ацетилен из генератора или газопровода через кран 3 и внутреннюю (газоподводящую) трубу 4 поступает в корпус затвора 1, проходит через слой воды и через ниппель 6 выходит в шланг. При этом вода, имеющаяся в корпусе затвора, частично вытесняется давлением газа в межтрубное пространство, поскольку наружная (предохранительная) труба 5 имеет вверху открытую воронку 2, т. е. сообщается с атмосферой. Разность уровней воды в наружной трубе и корпусе затвора 1 и представляет собой величину давления газа в данный момент. Длина (высота) наружной трубы должна соответствовать максимальному давлению газа в генераторе или газопроводе, а поэтому по данной схеме постовые затворы выпускаются лишь на низкое давление - до 0,1 кгс/см 2 , при большем давлении такие затворы были бы весьма громоздкими или вообще неприменимыми для работы.
При обратном ударе пламени (рис. 19, б) взрывчатая смесь из горелки или резака попадает через ниппель 6 в корпус затвора 1, создавая в нем давление, которым вода вытесняется в трубы 5 и 4, причем в трубе 4 создается водяная пробка, препятствующая проникновению в нее взрывчатой смеси и дальнейшему поступлению ацетилена в затвор, а через короткую трубу 5 при понижении уровня воды до ее обреза взрывчатая смесь выбрасывается в атмосферу.
Имеющийся в воронке отражательный экран препятствует значительному выбросу воды вместе со смесью. Перед возобновлением работы после обратного удара необходимо при закрытом кране 3 проверить контрольным краном 7 уровень воды в затворе и при необходимости долить ее.
Промышленностью выпускаются водяные затворы низкого давления для ацетилена, а также для его заменителей, отличающиеся величиной давления, пропускной способностью и некоторыми конструктивными особенностями.
Затвор среднего давления работает следующим образом. При нормальной работе (рис. 19, в) ацетилен через кран, газоподводящую трубку 2 и газовый (обратный) клапан 6 поступает в корпус затвора 1, проходит через слой воды и через ниппель 4 поступает на место потребления. В верхней части затвора имеется предохранительная мембрана 3, рассчитанная на прорыв при давлении 2- 3 кгс/см 2 . В корпусе затвора 1 до уровня контрольного крана 5 налита вода.
При обратном ударе пламени (рис. 19, г) взрывчатая смесь попадает через ниппель 4 в корпус затвора, создавая в нем повышенное давление, под действием которого плотно закрывается газовый клапан 6 и одновременно прорывается предохранительная мембрана 3, благодаря чему взрывчатая смесь уходит в атмосферу. Перед возобновлением работы необходимо поставить новую мембрану (алюминиевая фольга толщиной 0,1-0,15 мм), а также проверить уровень воды.
Рабочее давление в затворе в зависимости от марки генератора может быть в пределах от 0,1 до 1,5 кгс/см 2 . Под предельно допустимым для ацетилена давлением (до 1,5 кгс/см 2 ) газ поступает в затвор только в отдельных конструкциях генераторов малой производительности, например АСМ-1-66; во всех же остальных случаях при работе как от передвижных, так и от стационарных генераторов давление ацетилена на выходе в затвор не превышает 0,7 кгс/см 2 и при этой величине давления не требуется применение постовых ацетиленовых редукторов.
Затворы среднего давления до эксплуатации испытываются гидравлическим способом на давление ри, величина которого определяется по формуле:
Ри = (1 + Рраб) 13 - 1 кгс/см 2 , (11)
где Рраб - максимальное рабочее давление газа в кгс/см 2 ;
13 - коэффициент, учитывающий увеличение объема газов при взрыве ацетилена;
1 - абсолютное атмосферное давление в кгс/см 2 ;
Подставив в формулу вместо рра6 величину 0,7, получаем: Ри = ( 1 +0,7) 13 - 1 =21,1 кгс/см 2 .
Практически в данном случае испытательное давление берется равным 22 кгс/см 2 : для затворов с максимальным рабочим давлением 1,5 кгс/см 2 испытательное давление составляет 32 кгс/см 2 .
В настоящее время выпускаются также безмембранные затворы, например типа ЗСП-7-62 (затвор среднего давления, постовой, рабочее давление до 0,7 кгс/см 2 ). Основной особенностью в конструкциях таких затворов является наличие в корпусе специального рассекателя в форме диска, между которым и стенками затвора имеется кольцевой зазор 2 мм. Этот диск воспринимает на себя основное воздействие обратного удара пламени, значительно ослабляя его. Испытание безмембранных затворов по специальной методике показали их полную надежность в работе.
Для газов - заменителей ацетилена, как менее опасных по сравнению с ацетиленом в отношении обратных ударов и взрывов, в качестве вспомогательных защитных устройств применяются также так называемые сухие затворы.
Одна из конструкций сухих затворов (3СС-2-60 - затвор сухой, среднего давления) приведена на рис. 20.
Затвор состоит из корпуса 9, в котором смонтированы рассекатель 8 и пористая вставка 7 из металлокерамики, закрепляемые кольцевой гайкой 6. В крышку 5 ввернуто седло 4 обратного клапана 3. Затвор присоединяется к вентилю газопровода штуцером 2 и накидной гайкой 1. Шланг от горелки или резака присоединяется к ниппелю 10.
При обратном ударе пламени взрывная волна проходит в затвор через ниппель 10, ударяется о рассекатель 8 и отражается от него. Потеряв часть энергии, взрывная волна проходит в кольцевой зазор между корпусом и рассекателем, а затем через отверстие рассекателя внутрь корпуса, где пламя гасится пористой металлокерамической вставкой, еще более рассеивающей газовый поток и поглощающей много тепла. Одновременно под действием давления обратный клапан 3 закрывается, прекращая поступление новых порций газа из трубопровода и не допуская проникновения в него взрывчатой смеси.
Затвор также защищает трубопровод от проникновения воздуха или кислорода со стороны потребления газа, так как клапан 3, как и при обратном ударе, закрывается.
Существенным недостатком водяных затворов (в меньшей степени сухих) является замерзание воды при низкой температуре окружающего воздуха. Поэтому в зимнее время их необходимо заливать морозоустойчивыми водными растворами этиленгликоля или глицерина. Указанные растворы приготовляются смешением двух объемов этиленгликоля или двух объемов глицерина с одним объемом воды; температура замерзания при данной концентрации составляет -75 и -36° С соответственно. Могут применяться и солевые растворы (NaCl и СаС12), но они вызывают усиленную коррозию стенок затвора.
Автор: Администрация
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Читайте также: