Ювелирное обозрение

Сухой предохранительный затвор

Сухие предохранительные затворы имеют ряд преимуществ перед жидкостными затворами: меньшие размеры и масса, практически не требуют обслуживания и ежедневного контроля, не увлажняют газ и позволяют проводить работы при отрицательных температурах окружающего воздуха и использовании осушенного ацетилена. [1]

Проектирование и изготовление жидкостных и сухих предохранительных затворов разрешается только специализированным организациям и предприятиям. [2]

Аналогично устроен и работает сухой предохранительный затвор среднего давления ЗСМ-1 . [3]

ВСТАВКА ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОГО ЗАТВОРА – часть сухого предохранительного затвора , выполненная из пористого или зернистого материала ( керамики, металлокерамики, корунда и др.) и имеющая назначение задерживать обратные удары. [4]

Для газов – заменителей ацетилена – применяют сухие предохранительные затворы , в которых пламя обратного удара гасится пористой металлокерамической массой. [5]

Для защиты газопроводов от проникновения в них пламени при обратном ударе применяют водяные или сухие предохранительные затворы , рассчитанные на соответствующее давление и расход газа. [7]

При работе со сжиженными газами – заменителями ацетилена – необходимо обязательно применять жидкостные или сухие предохранительные затворы закрытого типа или обратный клапан для предохранения газопроводов с давлением газа до 1 5 кгс / см2 от проникновения в них кислорода. [8]

В ряде случаев для защиты баллонов и ацетиленовых генераторов от взрыва при проникновении в среду горючего газа пламени обратного удара используют сухие предохранительные затворы . Наиболее эффективными являются затворы со вставкой из мелкопористой массы, действие которых основано на следующем принципе. Пламя обратного удара, попадая на пористую вставку, дробится, охлаждается и гаснет, теряя давление благодаря сопротивлению вставки. [9]

Преимуществом сухих предохранительных затворов является возможность их эксплуатации при любой, температуре окружающей среды. [11]

Преимуществом сухих предохранительных затворов является возможность их эксплуатации при любой температуре окружающей среды. Газ по ниппелю 18 поступает в затвор, своим давлением отжимает мембрану 15 от штока 4 и через выходной ниппель поступает в горелку или резак. [12]

При питании резаков газами – заменителями ацетилена от трубопровода на каждом посту устанавливают водяной предохранительный затвор закрытого типа. Допускается установка сухих предохранительных затворов конструкции ВНИИАВТОГЕНМАШа. [13]

При работе реторта ( загрузочное устройство) с карбидом кальция неподвижна, а уровень воды изменяется в зависимости от отбора ацетилена. Генератор является однопостовым аппаратом периодического действия и может быть использован в зимних условиях при температуре до – 25 С. Комплектуется сухим предохранительным затвором . [14]

В книге изложены основные положения, характеризующие ламинарное горение и детонацию газовых смесей, а также условия гашения пламени в узких каналах. Описаны различные типы огнепреградителей, ориентировочный расчет пламегася-щих каналов. Приведено описание пористых масс для ацетиленовых баллонов, жидкостных и сухих предохранительных затворов для газопламенной обработки металлов. Рассмотрены вопросы, связанные с сопротивлением огнепреградителей газовому потоку и способы испытания огнепреградителей. Даны рекомендации по применению огнепреградителей. [15]

Сообщение об ошибке

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.

Р ис. 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 м 3 /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/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.

Предохранительными жидкостными (водяными) затворами называют устройства, предназначенные для защиты ацетиленовых генераторов и трубопроводов для горючих газов от обратного удара пламени.

Обратным ударом называется проникание пламени внутрь каналов сопла горелки или резака и распространение его навстречу потоку горючей смеси. Вероятность обратного удара пламени в основном определяется соотношением между скоростью истечения смеси и так называемой нормальной скоростью воспламенения смеси. Нормальной скоростью воспламенения, или скоростью горения, называется скорость распространения пламени, направленная перпендикулярно к поверхности фронта пламени в данной точке. Внешне обратный удар характеризуется резким хлопком и гашением пламени. Основными причинами обратных ударов являются перегрев наконечника и засорение мундштука, при которых скорость истечения горючей смеси резко снижается и делается меньше скорости воспламенения.

Ацетиленовые жидкостные затворы классифицируют по следующим признакам: по пропускной способности — 0,8; 1,25; 20; З,2м 3 /ч; по предельному давлению — низкого давления (до 0,01 МПа) и среднего давления (0,01—0,15 МПа).

На рис. 6.4 показана конструкция водяного затвора низкого давления открытого типа. Ацетилен поступает в затвор по трубке 7, вытесняя своим давлением воду в наружную трубку 3, и выходит через ниппель 6 в горелку. Давление определяется высотой столба жидкости в затворе, находящейся на уровне контрольного вентиля 7, и верхним ее уровнем в кольцевом пространстве между трубками 7 и 3. При обратном ударе пламени вода из корпуса затвора вытесняется в трубку 7 и частично в воронку 5, заполняя собой всю трубку 7; этим создается гидравлический столб, препятствующий прохождению пламени через предохранительный затвор. По окончании обратного удара вода стекает в корпус затвора, и он снова готов к работе. Максимальное давление для такого затвора определяется высотой трубок 7 и 3 и обычно не превышает 0,01 МПа. Иногда для предотвращения уноса воды и повышения надежности в работе газовый объем затвора заполняют керамическими кольцами.

Для генераторов и сварочных постов среднего давления (до 0,15 МПа) используют гидравлические затворы закрытого типа (рис. 6.5). Ацетилен проходит по трубке 7 через клапан 2 в корпус 3, заполненный водой до уровня контрольного крана 6, и через ниппель 5 поступает в горелку.

При обратном ударе пламени давление в затворе резко повышается, вода давит на клапан 2 и закрывает его, отключая трубопровод подвода газа. Одновременно волна взрыва гасится при прохождении ее через узкую щель между стенкой корпуса затвора и краем диска 4.

Рис. 6.4. Водяной затвор низкого давления открытого типа: / — газоподводящая трубка; 2 — съемное днище; 3 — наружная трубка; 4 — каплеотбойник;

5 — воронка; 6 — ниппель; 7 — контрольный, вентиль; 8 — рассекатель

В настоящее время промышленность выпускает предохранительные жидкостные затворы типа ЗСП-8 (рис. 6.6). Недостатком водяных предохранительных затворов является замерзание воды при работе на морозе. В зимнее время при работе на открытом воздухе в затвор заливают морозоустойчивые водяные растворы: 1) этиленгликоль — два объема, вода — один объем; 2) глицерин — два объема, вода — один.

Рис. 6.5. Схема работы затвора среднего давления закрытого типа: а — нормальная работа; б — обратный удар

Сухие предохранительные затворы типа ЗСЗ-1 можно эксплуатировать при любой температуре окружающей среды. Затвор ЗСЗ-1 (рис. 6.7, a) состоит из корпуса 1 и крышки 2, которые крепятся между собой шпильками 22. Между крышкой и корпусом установлены: отбойник 3, пламегасящий 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 пламегасящем элементе 27. Мембрана 15 прижимается давлением пламени к штоку 4 и закрывает доступ горючего газа в корпус затвора. Под давлением горючего газа мембрана вдавит 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 0,1 МПа — 5м 3 /ч, рабочее давление поступающего газа 0,15 МПа.

Рис. 6.6. Конструкция предохранительного жидкостного затвора ЗСП-З для ацетилена среднего давления:! — обратный клапан;

• 2 — распределительный колпачок; 3 — рассекатель; 4 — пробка;
• 5 — отбойник; 6 — корпус; 7 — вентиль

На стационарных генераторах большой производительности в состав оборудования ацетиленовых станций включают огнепреградитель- ные башни пропускной способностью до 320 м 3 /ч с сухим пламегасящим элементом. Для повышения надежности в работе башня снабжена термоэлектрическими датчиками и системой обогрева для работы в холодное время (рис. 6.8).

Рис. 6.7. Затворы сухого типа: а — ЗСЗ-1:1 — корпус;

• 2 — крышка; 3 — отбойник;
• 4 — шток; 5, 7— пружины;
• 6 — клапан; 8,22— шпильки; 9,14,23,24 — кольца;
• 10,77 — прокладки;
• 12 — уплотнитель; 13 — шток; 15 — мембрана; 16 — втулка фиксатора; 17,21 — шайбы;
• 75 — ниппель; 19— винт;
• 20,26 — гайки; 25 — шарик;
• 27 — пламегасящий элемент;
• 28 — пломба; 29— проволока; б — ЗСУ-1:1 — корпус блока пламегашения; 2 — отбойник;
• 3 — крышка; 4 — обратный клапан; 5— пламегасящий элемент; 6 — отсечной клапан

Рис. 6.8. Огнепреградительная башня: 1 — внутренняя труба; 2 — корпус; 3 —

мембранные узлы; 4 — термометры; 5,8,9 — коллекторы; 6 — решетка;

7 — насадка; 10 — вентиль

Для локализации взрывного распада ацетилена высокого давления часто применяют огнепреградители типа ЗВП-1 (рис. 6.9). Основной элемент огнепреградителя — пламегаситель, состоящий из металлокерамического элемента, опорного штока и стяжки, на которой установлен фторопластовый клапан. Пламегаситель в сборе опирается на резиновую мембрану, края которой защемлены с помощью седла и гайки.

При возникновении взрывного распада ацетилена, под действием резко возросшего давления пламегаситель, деформируя мембрану, перемещается в сторону седла. При этом клапан перекрывает поток газа через огнепреградитель, и пламя локализуется в порах металлокерамического элемента.

Рис. 6.9. Огнепреградитель типа ЗВП-1:1 — седло; 2 — фторопластовый клапан; 3 — гайка; 4 — мембрана; 5 — стяжка; 6 — металлокерамический элемент; 7 — опорный шток; 8 — корпус