Редукторы

Редукторы

При газовой сварке и резке металлов рабочее давление газов должно быть меньше, чем давление в баллоне или газопроводе. Для понижения давления газа применяют редукторы. Редуктором называется прибор, служащий для понижения давления газа, отбираемого из бал-, лона до рабочего и для автоматического поддержания этого давления постоянным, независимо от изменения давления газа в баллоне или газопроводе.

Согласно ГОСТ 6268-68 редукторы для газопламенной обработки классифицируются:

• по принципу действия
  • редукторы прямого действия,
  • редукторы  обратного действия;
• по назначению и месту установки
  •  баллонные (Б),
  • рамповые (Р),
  • сетевые (С);
• по схемам редуцирования
  • одноступенчатые с механической установкой давления (О),
  • двухступенчатые с механической установкой давления (Д),
  • одноступенчатые с пневматической установкой давления (У);
• по роду редуцируемого газа
  • ацетиленовые (А),
  • кислородные (К),
  • пропан-бутановые (П),
  • метановые (М).

Редукторы отличаются друг от друга цветом окраски корпуса и присоединительными устройствами для крепления их к баллону. Редукторы, за исключением ацетиленовых, присоединяются накидными гайками, резьба которых соответствует резьбе штуцера вентиля. Ацетиленовые редукторы крепятся к баллонам хомутом с упорным винтом.

Принцип действия редуктора определяется его характеристикой. У редукторов прямого действия - падающая характеристика, т.е. рабочее давление по мере расхода газа из баллона несколько снижается, у редукторов обратного действия - возрастающая характеристика, т.е. с уменьшением давления газа в баллоне рабочее давление повышается.

Редукторы различаются по конструкции, принцип действия и основные детали одинаковы для каждого редуктора. Более удобны в эксплуатации редукторы обратного действия.

Рис. 1. Схемы редукторов а - обратного действия, б - прямого действия

Редуктор обратного действия (рис. 1,а) работает следующим образом. Сжатый газ из баллона поступает в камеру высокого давления 8 и препятствует открыванию клапана 9. Для подачи газа в горелку или резак необходимо вращать по часовой стрелке регулирующий винт 2, который ввертывается в крышку 1. Винт сжимает нажимную пружину 3, которая в свою очередь выгибает гибкую резиновую мембрану 4 вверх. При этом передаточный диск со штоком сжимает обратную пружину 7, поднимая клапан 9, который открывает отверстие для прохода газа в камеру низкого давления 13. Открыванию клапана препятствует не только давление газа в камере высокого давления, но и пружина 7, имеющая меньшую силу, чем пружина 3.

Автоматическое поддержание рабочего давления на заданном уровне происходит следующим образом. Если отбор газа в горелку или резак уменьшится, то давление в камере низкого давления повысится, нажимная пружина 3 сожмется и мембрана 4 выправится, а передаточный диск со штоком 5 опустится и редуцирующий клапан 9 под действием пружины 7 прикроет седло клапана 10, уменьшив подачу газа в камеру низкого давления.

При увеличении отбора газа процесс будет автоматически повторяться. Давление в камере высокого давления 8 измеряется манометром 6, а в камере низкого давления 13-манометром 11. Если давление в рабочей камере повысится сверх нормы, то при помощи предохранительного клапана 12 произойдет сброс газа в атмосферу.

Помимо однокамерных редукторов применяют двухкамерные, в которых давление газа понижается постепенно в двух камерах редуцирования, расположенных последовательно одна за другой. Двухкамерные редакторы обеспечивают более постоянное рабочее давление и менее склонны к замерзанию, однако они сложнее по конструкции, поэтому двухкамерные редукторы используют тогда, когда необходимо поддерживать рабочее давление с повышенной точностью.

Редукторы прямого действия. В редукторах прямого действия (рис. 1, б) газ через штуцер 3, попадая в камеру высокого давления 6 и действуя на клапан 7, стремится открыть его (а в редукторах обратного действия - закрыть его). Редуцирующий клапан 7 прижимается к седлу запорной пружиной 5 и преграждает доступ газа высокого давления. Мембрана 1 стремится отвести редуцирующий клапан 7 от седла и открыть доступ газа высокого давления в камеру низкого (рабочего) давления 10. В свою очередь мембрана 1 находится под действием двух взаимно противоположных сил. С наружной стороны на мембрану 1 через нажимной винт 12 действует нажимная пружина 11, которая стремится открыть редуцирующий клапан 7, а с внутренней стороны камеры редуктора на мембрану давит редуцированный газ низкого давления, противодействующий нажимной пружине 11. При уменьшении давления в рабочей камере нажимная пружина 11 распрямляется и клапан уходит от седла, при этом происходит увеличение притока газа в редуктор. При возрастании давления в рабочей камере 10 нажимная пружина 11 сжимается, клапан подходит ближе к седлу и поступление газа в редуктор уменьшается

Рабочее давление определяется натяжением нажимной пружины 11, которое изменяется регулировочным винтом 12. При вывертывании регулировочного винта 12 и ослаблении нажимной пружины 11 снижается рабочее давление и, наоборот, при ввертывании регулировочного винта сжимается нажимная пружина 11 и происходит повышение рабочего давления газа. Для контроля за давлением на камере высокого давления установлен манометр 4, а на рабочей камере - манометр 9 и предохранительный клапан 8.

В практике наибольшее распространение получили редукторы обратного действия как более удобные и безопасные в эксплуатации.

Основные типы редукторов приведены в табл. 1.

Таблица 1. Основные типы редукторов

Кислородные редукторы. Кислородные редукторы, применяемые при газовой сварке и резке металлов, окрашивают в голубой цвет и крепят к вентилям баллонов накидными гайками.

Рис 2 Схемы кислородных редукторов: а — ДКП-1-65, б — ДКД

На рис. 2, а представлена схема баллонного кислородного одноступенчатого редуктора ДКП-1-65. Данному редуктору присвоен государственный Знак качества. Редуктор выпускается согласно ГОСТ 6268-89. Наибольшее допустимое давление газа на входе в редуктор-200 кгс/см², наименьшее давление - 30 кгс/см², наибольшее рабочее давление - 15 кгс/см², наименьшее 1 кгс/см². При наибольшем рабочем давлении расход газа составляет 60 м³/ч, при наименьшем - 7,5 м³/ч. Масса редуктора 2,3 кг.

Редуктор присоединяется к баллону накидной гайкой 15. Газ, пройдя фильтр 14, попадает в камеру высокого давления А. При вращении регулировочного винта 4 по часовой стрелке усилие нажимной пружины 5 передается через нажимной диск 2, мембрану 6 и толкатель 3 на редуцирующий клапан 12, который, перемещаясь, открывает проход газу через образовавшийся зазор между клапаном 12 и седлом 10 в рабочую камеру Б. Редуцирующий узел, состоящий из седла 10, клапана 12, пружины 13 и второго фильтра 11, выполнен в виде самостоятельного узла. На корпусе редуктора рабочей камеры Б установлен предохранительный клапан 9, отрегулированный на выпуск газа при давлении в рабочей камере Б в интервале 17,5-21,6 кгс/см².

Давление в баллоне контролируется манометром 1, а в рабочей камере - манометром 7. Отбор газа осуществляется через ниппель 8, который присоединяется к редуктору гайкой с резьбой М16Х1,5. К ниппелю присоединяется шланг диаметром 9 мм, идущий к горелке или резаку.

Двухступенчатый кислородный редуктор ДКД изготовляется в двух вариантах: ДКД-8-65 для сварки и ДКД-15-65 для резки.

Понижение давления газа в редукторе происходит при двухступенчатом расширении газа. Редуктор присоединяется к баллону накидной гайкой 2 (рис. 2,б). Газ, пройдя фильтр 3, попадает в первую ступень редуцирования- камеру А. Давление в камере А контролируется манометром 4. Нажимная пружина 19 рабочей камеры первой ступени редуцирования под действием регулирующего колпачка 20 находится в сжатом состоянии и через диск 21, мембрану 22 и толкатель 18 отжимает клапан от седла. Газ, пройдя из камеры высокого давления А через образовавшийся зазор между клапаном 17 и седлом 16, снижает давление газа до 11 кгс/см² в редукторе ДКД-8 и до 19,4 кгс/см² в редукторе ДКД-15. Под этими давлениями газ поступает во вторую ступень редуцирования. Давление в рабочей камере второй ступени редуцирования Б устанавливается вращением регулирующего винта 8 и контролируется манометром 11. При повороте регулирующего винта 8 по часовой стрелке нажимная пружина 7 через диск 6, мембрану 5, толкатель 9 отжимает клапан 14 от седла 10 и газ через образовавшийся зазор поступает в рабочую камеру Б, где расширяется до требуемого давления. Под этим давлением газ поступает в горелку или резак. В случае прекращения отбора газа давление в рабочей камере Б через мембрану 5 отожмет нажимную пружину 7, а запорная пружина 15 прижмет клапан к седлу, прекращая тем самым дальнейший пропуск газа. При этом давление в рабочей камере первой ступени также возрастет и отожмет нажимную пружину 19, а запорная пружина 23 прижмет клапан к седлу.

На корпусе редуктора установлен предохранительный клапан 13, соединенный с рабочей камерой первой ступени редуцирования и отрегулированный на начало выпуска газа при давлениях в интервалах: для ДКД-8 - от 17,5 до 21,6 кгс/см², для ДКД-15-от 23 до 28 кгс/см². Отбор газа осуществляется через ниппель 12.

Рамповые редукторы. Рамповые кислородные редукторы типа ДКР-250 и ДКР-500 предназначены для понижения давления кислорода, поступающего от источника газопитания, до рабочего. Редукторы служат для централизованного снабжения кислородом нескольких постов для сварки и резки металлов.

Рис. 3. Схема ацетиленового редуктора ДАП-1-65

Ацетиленовые редукторы. Ацетиленовый редуктор ДАП-1-65, предназначенный для понижения давления ацетилена , поступающего из баллона, рассчитан на наибольшее давление на входе-30 кгс/см², наибольшее рабочее давление-1,2 кгс/см², расход газа при наибольшем рабочем давлении-5 м³/ч. Наименьшее рабочее давление составляет 0,1 кгс/см², расход газа при этом давлении - 3 м³/ч.

Редуктор присоединяется к вентилю баллона хомутом 1 (рис. 3,а). Газ, пройдя фильтр 2, попадает в камеру высокого давления А. При вращении регулировочного винта 7 по часовой стрелке усилие нажимной пружины 6 передается через мембрану 4, нажимной диск 8 и толкатель 5 на редуцирующий клапан 14. Газ проходит через образовавшийся зазор между клапаном и седлом 12.

На корпусе редуктора в рабочей камере устанавливается предохранительный клапан 11, отрегулированный на выпуск газа при давлении 1,8-2 кгс/см². Давление в баллоне контролируется манометром 3, в рабочей камере - манометром 9. Отбор газа осуществляется через ниппель 10.

Ацетиленовый редуктор ДАД-1-65 рассчитан на максимальное давление газа 30 кгс/см², наибольшее рабочее давление -1,2 кгс/см², расход газа при наибольшем давлении - 5,0 м³/ч. Наименьшее рабочее давление - 0,1 кгс/см², расход газа при этом давлении - 3,0 м³/ч.

Устройство и принцип работы ацетиленового двухкамерного редуктора ДАД-1-65 аналогично кислородному редуктору ДКД, от которого отличается тем, что присоединеняется к баллону хомутом.

Рис. 4. Устройство пропан-бутанового редуктора ДПП-1-65

Пропанбутановый редуктор ДПП-1-65. Одноступенчатый редуктор ДПП-1-65 (рис. 4), предназначенный для понижения давления, поступающего из баллона пропан-бутана, выпускается согласно ГОСТ 6268-89. Редуктор рассчитан на максимальное давление газа 25 кгс/см², наибольшее рабочее давление - 3 кгс/см², расход газа при этом давлении-5 м³/ч. Наименьшее рабочее давление составляет 0,1 кгс/см², расход газа при этом давлении - 3 м³/ч. Масса редуктора - 2 кг.

Редуктор присоединяется к вентилю баллона накидной гайкой 1. Газ, пройдя фильтр 2, попадает в камеру высокого давления А. При вращении регулировочного винта 6 по часовой стрелке усилие нажимной пружины 5 передается через нажимной диск 4, мембрану 3 и толкатель 7 на редуцирующий клапан 12. Клапан, перемещаясь, открывает проход газу через образовавшийся зазор между клапаном и седлом клапана 14 в рабочую камеру Б. Редуцирующий узел редуктора, состоящий из клапана 12, пружины 13 и второго фильтра 11, для надежности в работе выполнен в виде самостоятельного узла. На корпусе рабочей камеры установлен предохранительный клапан 10, отрегулированный на начало выпуска газа при давлении 3,6-4,2 кгс/см². Давление в рабочей камере контролируется манометром 8. Отбор газа осуществляется через ниппель 9.

Правила эксплуатации редукторов. При эксплуатации редукторов необходимо строго соблюдать правила техники безопасности.

Перед присоединением редуктора к вентилю баллона необходимо отвернуть вентиль баллона и продуть его штуцер, стоять при этом надо сбоку от струи газа. Перед присоединением редуктора к вентилю баллона необходимо также проверить исправность фибровой прокладки, резьбы накидной гайки редуктора, манометров и наличие фильтров на входном штуцере.

Накидную гайку на штуцер накручивают от руки и затягивают специальным ключом. Регулирующий винт перед открытием вентиля баллона или магистрали должен быть вывернут до полного освобождения нажимной пружины. Вентиль баллона открывают медленно, после этого устанавливают рабочее давление при открытом запорном вентиле горелки или резака. Установив рабочее давление, проверяют герметичность всех соединений, для чего закрывают вентиль расхода газа и вывертывают регулирующий винт. После установления перепада стрелка манометра рабочего давления должна остановиться (не должно происходить наращивания давления).

При кратковременных перерывах в работе закрывают только запорный вентиль, не изменяя положения регулировочного винта. При регулировании давления газа стрелки манометра не должны переходить за красную черту. При любой неисправности немедленно перекрывают вентиль баллона, выпускают из редуктора газ и устраняют неисправность.

После окончания работы необходимо закрыть вентиль баллона и вывернуть регулирующий винт редуктора до освобождения нажимной пружины.

При эксплуатации редукторов встречаются следующие основные неисправности: воспламенение, замерзание и утечка газа.

Воспламенение редуктора может произойти от резкого открывания вентиля баллона. При воспламенении в первую очередь загорается эбонитовое уплотнение клапана, а затем остальные детали. При воспламенении редуктора вентиль баллона необходимо немедленно закрыть. Для того чтобы избежать воспламенения редуктора, необходимо вентиль баллона открывать плавно от руки, а также следить, чтобы на редуктор не попадали пыль и особенно масло.

При больших расходах газа влага, имеющаяся в баллоне, превращается в лед и закупоривает выходные отверстия из камеры высокого давления. При этом подача газа в сварочную горелку или резак уменьшается или прекращается совсем. Особенно быстрое замерзание происходит при температуре окружающей среды около 0°С. Быстрее замерзают однокамерные редукторы, двухступенчатые редукторы менее подвержены замерзанию.

Для борьбы с замерзанием можно производить осушку кислорода до его поступления в редуктор, для чего кислород пропускают через негашеную известь или через медный купорос. При электроподогреве вентиль баллона закрывают специальным устройством, внутри которого намотана спираль. Электрический ток, проходя по спирали, нагревает помещенную внутри ее трубку и протекающий по пей кислород, который потом поступает в редуктор. Замерзший редуктор отогревают чистой горячей водой или паром, отогревать открытым огнем запрещается.

При эксплуатации редуктора из-за неплотностей может возникнуть утечка газа. Газ поступает в рабочую камеру вследствие неплотного прилегания клапана к седлу, что приводит к повышению давления в рабочей камере и шланге, а при неисправном предохранительном клапане может привести к разрыву мембраны. Причинами, вызывающими утечку, могут быть попадание под клапан посторонних частиц (стружки, окалины и пр.); неровная поверхность клапана; поломка и усадка запорных пружин; заедание клапана в направляющих; перекос поверхности клапана.

Для предупреждения утечки газа необходимо аккуратно обращаться с редукторами, следить чтобы внутрь редуктора не попала пыль и грязь. Особенно опасна утечка горючего газа, образующего в соединении с воздухом взрывоопасную смесь.

Неплотности выявляют обмазыванием присоединительных частей редуктора мыльным раствором - в местах утечки появляются мыльные пузырьки.

Манометры. Для измерения избыточного давления газа применяют приборы, которые называются манометрами. На кислородных и ацетиленовых редукторах используют пружинные манометры. Основной частью манометра является изогнутая запаянная трубка, по которой пропускается газ. Под давлением газа трубка выпрямляется тем больше, чем выше давление. Трубка соединяется со стрелкой, перемещение трубки передается и стрелке. Манометры рассчитаны на определенное давление. На каждом манометре имеется красная черта, соответствующая наибольшему допускаемому давлению. Категорически запрещается нагружать манометры давлением, превышающим их верхний предел измерения.

Не разрешается пользоваться манометрами, когда отсутствует пломба или клеймо; просрочен срок проверки; стрелка манометра при включении редуктора не возвращается на нулевую отметку; разбито стекло или имеются другие повреждения. Манометры проверяют не реже одного раза в год.

Манометры присоединяют к камерам высокого и рабочего давления гаечным ключом, для уплотнения применяют прокладки из свинца, фибры и кожи.