Ацетиленовые генераторы

ОБОРУДОВАНИЕ И АППАРАТУРА ДЛЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ

Ацетиленовые генераторы

Классификация генераторов. Ацетиленовые генераторы служат для получения ацетилена из карбида кальция. Согласно ГОСТ 5190—57 генераторы классифицируются по следующим признакам:

производительности — 0,8; !,25; 2; 3,2; 5; 10; 20; 40; 80; 160 и 320 м3/ч ацетилена. Генераторы большей производи­тельности используют в химических производствах;

способу устройства — передвижные и стационарные. Пе­редвижные изготовляют производительностью до 3,2 м3/ч;

системе регулирования взаимодействия карбида кальция с водой — количественным регулированием взаимодейству­ющие веществ; с регулированием продолжительности кон­такта карбида кальция с водой (повременное регулиро­вание).

В генераторах с количественным регулированием приме­няют дозировку карбида кальция или воды. Если дозирует­ся карбид кальция, а вода в зоне реакции находится в по­стоянном количестве, то система называется «карбид в во­ду». При дозировке воды и одновременной загрузке всего количества чарбидй кальция система называется «сода на карбид». Применяют также комбинированную систему, при которой дозируют оба вещества.

В генераторах с повременной системой регулирования контакт карбида кальция с водой происходит периодически, с определенными перерывами. Если подвижным веществом является карбид кальция, то система носит название «по­гружения», если подвижной средой является водя, то— «вы­теснения». Генераторы с повременным регулированием разложений карбида кальция называют — также « контактными ».

Применяют также комбинацию двух указанных систем одном генераторе с целью получения более четкого регу­лирования газообразования и уменьшения сброса газа в атмосферу Например, совмещают системы «вода на кар­бид» и «вытеснения», как это сделано в генераторах ГНВ-1,25. На рис. 16 даны схемы ацетиленовых генераторов основных систем.

 Рис 16.   Схемы основных систем ацетиленовых генераторов

Генераторы «карбид в воду» обеспечивают большую полноту реакции и теплоотвода при разложении карбида кальция водой, поэтому обладают высоким коэффициентом полезного использования (к. п. и.) карбида кальция и дают охлажденный, хорошо промытый газ. Эти генераторы могут работать на форсированном режиме до 50% выше номи­нальной производительности. Недостатком их является зна­чительный расход воды и обусловленные этим большие раз­меры аппарата, а также большое количество отходов — жидкого ила. Эти генераторы требуют более сложных ме­ханизмов для регулирования подачи карбида кальция в ге­нератор. Данная система нашла применение для генерато­ров производительностью свыше 20 м3/ч.

Генераторы «вода на карбид» — проще по конструкции, дешевы в изготовлении, удобны в эксплуатации, требуют небольшого количества воды, способны работать на карбиде кальция с разными размерами кусков, дают небольшое ко­личество отходов в виде жилкой гашеной извести. Недостат­ком их является перегрев ацетилена в зоне реакции и не­полное разложение карбида кальция. Они не допускают форсирован работы. Генераторы *вода на карбид* строят преимущественно передвижного типа.

Генераторы системы «вытеснения» достаточно надежны и удобны в работе, допускают форснровку. Существенным недостатком их является опасность перегрева газа и спека­ния извести в зоне реакции в случае внезапного прекраще­ния отбора газа при повышенном расходе, так как при этом смачивается сразу большое количество карбида кальция, который при прекращении расхода газа оказывается не по­груженным в воду. Система «вытесненип> находит прилу­нение в генераторах производительностью до 10 м3/ч.

Генераторы системы «погружения» еще более подвер­жены перегреву карбида кальиня в эаряднике, поэтому они не безопасны в эксплуатации. Следует избегать применения данной системы даже в аппаратах небольшой производи­тельности.

Генераторы комбинированной системы «вода на карбид» и «вытеснения» обладают рядом достоинств, присущих обе­им указанным системам. Что же касается недостатков этих систем, то они в данном сочетании выражены в меньшей степени. Использование принципа вытеснения позволяет получить меньшие колебания давления газа в генераторе при прерывистом режиме его потребления. Комбинирован­ная система нашла широкое применение в генераторах про­изводительностью до 3,5 м3/ч и используется в большинстве конструкций генераторов, выпускаемых в СССР.

По давлению вырабатываемого ацетилена генераторы делятся на три группы:

низкого давления — с предельным давлением до 0,1 кгс/см2 включительно; 

среднего давления — от 0.1 до 15 кгс/см2 включительно; 

высокого давления — свыше 1,5 кгс/см2

Предельное давление ацетилена в генераторе определя­ется конструкцией газосборника.

Основные требования к ацетиленовым ге­нераторам:

1. Производительность генератора должна соответство­вать режиму потребления ацетилена.

2. Генератор рассчитывают для работы на карбиде кальция с кусками определенных размеров.

3. Разложение карбида кальция в генераторе должно регулироваться автоматически, в зависимости от расхода газа.

4. Генератор должен обладать высоким коэффициентом полезного использования карбида кальция. Коэффициентом полезного использования называют отношение фактически полученного объема ацетилена Vф к объему Vп  который можно получить от всего загруженного карбида кальции в соответствии с паспортом на карбид данною сорта.

Современные генераторы имеют к.п.и. от 0,85 до 0,98.

5. Конструкция генератора должна обеспечивать хоро­шее охлаждение карбида кальция, воды и ацетилена в зоне реакции. Температура воды и гашеной извести в зоне реакции не должна превышать 80°С, а газа— 115°С. Ацетилен на выходе из генератора должен иметь температуру превы­шающую температуру окружающей среды не более чем на 10—15 градусов С.

6. Избыточное давление в генераторе, имеющем запол­няемые ацетиленом газовые объемы, не должно превышать 1,5 кгс/см2.

7. Должна быть предусмотрена надежная продувка всех газовых объемов аппарата с целью удаления остатков воздуха до заполнения их ацетиленом.

8. Генератор должен быть герметичным и иметь газосборник достаточной емкости, чтобы при внезапном прекра­щении отбора газа не происходил выброс ацетилена в по­мещение.

9. Передвижные генераторы должны иметь минимальные габариты и вес.

10. Конструкция генератора должна обеспечивать его взрывобезопасность н по возможности полную автоматиза­цию процесса регулировании газообразования, а также хо­рошую очистку получаемого газа.

Конструкция генераторов. Наибольшее рас­пространение получили передвижные генераторы низкого и среднего давлений МГ, ГНВ, ГВР, АСМ, ЛНВ и др., технические характеристики которых приведены в табл. 7.

Генератор ГНВ-1,25 (рис. 17, а и б) имеет корпус 1, разделенный на две части перегородкой 2. В корпус вваре­на реторта 5. Нижняя часть корпуса соединена с ретортой через кран 3 резиновым шлангом 4. Карбид кальция загру­жают в корзину 5, которая вставляется в реторту, плотно закрываемую крышкой 7. Генератор имеет газоотводящую трубу 11 со шлангом 12.

Рис.17. Ацетиленовый Генератор ГНВ-1,25

Таблица 7. Технические характеристики передвижных генераторов

Генератор заполняют водой через верхнюю открытую часть до обозначенного меткой уровня. При этом кран 3 должен быть закрыт, а кран 13 открыт, чтобы воздух из генератора вытеснялся водой наружу.

Водяной затвор 9 заполняют водой да контрольного крана 8. Корзину 6 загружают карбидом кальция установленной грануляции, вставляют в реторту и закрывают послед­нюю крышкой 7. Открывают кран 3 и вода поступает в ре­торту. Ацетилен, образующийся при разложении карбида кальция, выходит из реторты по трубе 14 в нижнюю часть корпуса генератора, вытесняя воду в верхнюю часть. По­ступление воды в реторту продолжается до тех пор, пока уровень води в корпусе 1 не станет ниже крана 3, При даль­нейшем поступлении ацетилена из реторты в газосборник давление в генераторе и реторте будет повышаться, но бо­лее медленно, так как вода из реторты вытесняется в кону­сообразный сосуд (вытеснитель) 10, открытый сверху. Бла­годаря этому дальнейшее разложение карбида кальция и выделение ацетилена уменьшаются.

По мере отбора газа из генератора давление в нем падает, вода из сосуда 10 вновь заполняет реторту и газо­образование увеличивается. Если давление в генераторе по­низится до 230—250 мм вод. ст., то вода в нижней части кор­пуса поднимется до уровня крана 3 и снова начнет посту­пать в реторту.

Прекращение подачи воды в реторту происходит при дав­лении в генераторе 250—260 мм вод. ст. Процесс разложе­ния карбида кальция в реторте регулируется автоматически в зависимости от расхода газа. Во избежание засорения гашеной известью сосуда 10 и его нижней трубы, а также крана 3 и шланга 4 их нужно промывать водой не реже одного раза в смену.

Корзину с карбидом кальция вставляют в генератор без перекоса (рис. 18,а, б,). В генераторе можно применить так­же карбид размером 15x25 мм; в этом случае на прутки корзины укладывают мелкую проволочную сетку, а количе­ство загружаемого карбида уменьшают до 2 кг. Не реже одного раза в три месяца генератор осматривают, полио­стью очищают и промывают от ила. Водяной затвор осмат­ривают, разбирают и промывают не реже одного раза в ме­сяц, После окончания работы генератор - должен быть убран в помещение, недоступное для посторонних лиц.

Для работы в зимних условиях предназначен генератор АИВ-1-66 (АНДП-Л/ША-1,25). По принципу действия и конструкции он подобен ГНВ-1,25, но отличается следующим. 

водопроводная система расположена внутри корпуса ге­нератора, а шток водозапорного вентиля выведен наружу через сальник;

водяной затвор расположен э циркуляционной трубе ге­нератора, форма которой соответственно изменена;

конструкция водяного затвора частично изменена;

генератор снабжен осу­шителем ацетилена, загру­жаемым кусками карбида кальция и кокса.

Эти конструктивные изменения предохраняют от замерзания воды в от­дельных частях генерато­ра и нарушения его рабо­ты при низких окружаю­щих температурах в зим­нее время.

Генераторы с одной ре­тортой при максимальных расходах газа требуют ча­стой перезарядки, на что тратится до 15—20% ра­бочего времени сварщика. При этом коэффициент полезного использования карбида кальция снижа­ется за счет неполного разложения остатка его в реторте, ВНИИАвтоген-маш разработана конст­рукция двухретортного пе­редвижного генератора АНД-1-61 с загрузкой до 7 кг кар­бида кальция в обе реторты. Технические данные приведе­ны в табл. 7. Принцип действия и схема генератора АИД-1-6J те же, что и генератора ГНВ-1,25.

В ряде случаев для сварки и резки металлов необходимо иметь ацетиле;! под более высоким давлением перед горел­кой, порядка 0,1—0,15 кгс(см2. При работе на повышенном давлении легче регулировать сварочное пламя, горелка ра­ботает более устойчиво, бея хлопков и обратных ударов. 

Рис. 18. Установка корзины в регорту генератора:

Для этого ВНИИАвтогенмаш разработаны конструкции. ацетиленовых генераторов среднего давления: МГВ-0,8, ГВР-1.25М. ГВР-3, А СМ-1-66.

Генератор ГВР-1.25М (рис. 19).

В верхней части корпу­са 1 генератора помещен открытый бачок 3 для воды, соеди­ненный трубкой 7 с регулятором 8 для подачи воды в ретор­ту 2. На генераторе смонтирован водяной затвор.  Корпус 1 и бачок 3 заполняют водой через горловину 4 до контроль­ного крана 12. После загрузки корзины 9 карбидом кальция ее вставляют в реторту 2, которая закрывается крышкой с резиновой прокладкой, плотно прижимаемой к реторте вин­том 10.

Вращая по часовой стрелке винт регулятора 8. открыва­ют его клапан и вода из бачка 3 поступает в реторту. Обра­зующийся ацетилен выходит в газовое пространство генера­тора через патрубок, вваренный а стенку реторты. Клапан регулятора 8 связан с мембраной и пружиной. Если в корпусе генератора давление незначительно, то клапан и мемб­рана отжаты пружиной влево, ц вода может поступать а реторту. Когда давление в реторте и корпусе возрастет, пружина сожмется и закроет клапан, прекратив поступле­ние воды в реторту.

Винт регулятора установлен так. чтобы подача воды а реторту начиналась при давлении 0,16—0.18 кгс/см3, а пре­кращалась при давлении свыше 0,18 кгс/см3.

По мере разложения карбида кальция и выделения аце­тилена давление в реторте возрастает, а вода вытесняется из отделения 1 в отделение II реторты. Вследствие этого дальнейшее разложение карбида кальция уменьшается и рост давления замедляется. Когда часть газа будет израсхо­дована, давление в реторте понизится, вода из отделения I снова поступит в отделение II и разложение карбида в ре­торте возобновится. При давлении ниже 0,16 кгс/см2 клапан регулятора 8 открывается и вода из бачка 3 вновь начинает поступать в реторту. Таким образом, газообразование в ре­торте регулируется автоматически, в зависимости от отбора и давления газа. На реторте 2 имеется контрольный кран для проверки заполнения ее водой. Генератор снабжен пре­дохранительным клапаном 5 и манометром 6.

Для предупреждения замерзания воды в генераторе и водяном затворе при работе в зимнее время генератор утеп­ляют ватным брезентовым чехлом (см. рис. 19, в) Генера­тор ГВР-3 сконструирован по такой же схеме, как и генера­тор ГВР-1,25М, но имеет большие размеры и две попере­менно работающие реторты (см. табл. 7).

Для снабжения ацетиленом стационарных сварочных постов по трубопроводу, а также для производства растворенного ацетилена применяют стационарные ацетиленовые генераторы. Разработанный ВНИИАвтогенмаш новый ста­ционарный генератор А.СК-1 63 работает по комбинирован­ной системе «вода на карбид» —«вытеснение». Техническая характеристика его приведена ниже.

Техническая характеристика генератора АСК-1-63

Основные правила обслуживания ацетиле­новых генераторов. При обслуживании генератора следует всегда помнить о том, что ацетилен является взры­воопасным газом, особенно если находится в смеси с возду­хом, а тем более с кислородом, Поэтому сварщик, обслужи­вающий генератор, должен быть хорошо знаком с правила­ми техники безопасности при работе с карбидом кальция, ацетиленом и обслуживания генератора данной системы.

Карбид кальция хранят в специально отведенном для этого помещении в сухих, плотно закрытых железных бара­банах. Вскрывать барабаны следует только латунным зуби­лом с примененном молотка из латуни или алюминия, что предупреждает ценообразование при раскупорке барабана. Для вскрытия барабанов применяют также приспособление (рис. 20), состоящее из ножа / с длинным рычагом-рукоят­кой 2, хомута 3 с приваренным к нему обручем 4 и опорной планки 5, соединенной с рычагом и служащей опорой для него при прорезании крышки барабана. Режущая часть ножа (лезвие) крепится к рукоятке болтами или сваркой. Хомут закрепляют на обечайке барабана при помощи стяж­ного болта; этот хомут служит для направления перемеще­ния опорной планки с ножом. Разрезание крышки осуществ­ляют путем нажима на рукоятку ножа. На рукоятку в месте соприкосновения ее с барабаном надевают резиновую труб­ку 6, предохраняющую от появления искры при ударе рыча­га о кромку барабана. Перед раскупоркой крышку бараба­на покрывают слоем солидола толщиной 2—3 мм. При раскупорке следует стоять со стороны, противоположной продольному шву барабана, во избежание травмы при слу­чайном разрыве шва.

Рис. 20. Приспособление для вскрытия барабанов с карбидом кальция

Карбид кальция загружают в генератор & кусках только того размера и в таком количестве (по весу), как это указа­но в инструкции по эксплуатации генератора. Корзина за­рядника, загружаемая карбидом кальция, должна быть сухой. Первые порции ацетилена, содержащие примесь воз­духа, перед подачей ацетилена в горелку выпускают нару­жу через продувочные краны. Расход ацетилена из генера­тора не должен превышать нормы, установленной техниче­ским паспортом генератора.

По мере расходования воды последнюю своевременно добавляют в генератор до установленного инструкцией ко­личества. При перерыве в работе генератора з зимнее ьремя нельзя допускать замерзания в нем воды, для чего генера­тор следует отеплять, а при длительных перерывах спускать из него воду. Воду спускают из генератора только после полного разложения карбида кальция и понижения давле­ния в заряднике до атмосферного.

Нельзя подходить с огнем или зажженной горелкой ра­ботающему генератору, к выгруженной из генератора гаше­ной извести или к барабану с карбидом кальция, так как вблизи них всегда возможно выделение ацетилена в окру­жающую среду и образование взрывчатой ацетилено-воздушной смеси.

Работающий или заряженный карбидом кальция генера­тор нельзя оставлять без надзора и охраны. Ремонт и исправление дефектов генератора, связанные с применением открытого пламени или ударов, можно производить только после того, как генератор полностью освобожден от газа, карбида кальция, гашеной извести и несколько раз промыт водой.