Предохранительные затворы и химические очистители

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/см², среднего давления - 0,7 кгс/см² и высокого Давления - 1,5 кгс/см².

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.

Рис. 2. Предохранительный водяной затвор среднего давления ЗСП-8-75

Предохранительный водяной затвор среднего давления ЗСП-8-75. Конструкция затвора производительностью 1,25 и 3,2 м³/ч представлена на рис. 2.

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/см².

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/см², пропускная способность - 1,25 м³/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 м³/ч, рабочее давление поступающего газа- 1,5 кгс/см².

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 м³/ч, рабочее давление ацетилена - 1,5 кгс/см².

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 м³ 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.