§ 41. Ацетиленовые генераторы. Водяные затворы [1979 Рыбаков В.М.

Ацетиленовым генератором называют аппарат, предназначенный для получения ацетилена из карбида кальция с помощью воды.

Генераторы подразделяются: по давлению получаемого ацетилена - низкого давления до 0,1 кгс/см²и среднего давления от 0,1 до 0,7 кгс/см²и от 0,7 до 1,5 кгс/см²;

по производительности и по установке - передвижные, производительностью до 3 м³/ч, и стационарные, производительностью от 3 до 320 м³/ч.

По способу взаимодействия карбида кальция с водой: "карбид в воду" (КВ), "вода на карбид" (ВК), "вытеснения воды" (ВВ), комбинированные - "вода на карбид" и "вытеснения" (ВК и ВВ).

Схема ацетиленовых генераторов различных систем представлена на рис. 56.

Рис. 56. Схемы ацетиленовых генераторов: а - 'карбид в воду', б - 'вода на карбид', в - 'сухого разложения', г - 'вытеснения', д - комбинированная система 'вода на карбид' и 'вытеснения'; 1 - бункер или барабан с карбидом кальция, 2 - реторта, 3 - система подачи воды, 4 - газосборник, 5 - спуск ила, б - отбор газа

Переносные ацетиленовые генераторы. В настоящее время выпускается значительное количество ацетиленовых генераторов, отличающихся конструкцией отдельных узлов; их можно свести к двум типам: генератор низкого давления системы ВК и ВВ и среднего давления системы ВВ.

К первому типу относится генератор АНВ-1,25-68 (и конструктивно отличающийся от него АНВ-1,25-73), ко второму - АСМ-1,25-3.

Устройство и работа ацетиленовых генераторов. Генератор АНВ-1,25-68 (рис. 57) имеет производительность 1,25 м³/ч и рабочее давление 0,025 - 0,030 кгс/см². Максимальное давление равно 0,1 кгс/см²(1000 мм вод. ст.).

Рис. 57. Ацетиленовый генератор низкого давления АНЭ-1,25-68

Основными узлами генератора являются корпус 1, реторта (газообразователь) 72, газосборник 2, вытеснитель 4, водяной затвор 5, осушитель 8. Корпус 1 разделен перегородкой 3 на две части: нижнюю, в которой находится газосборник 2, и верхнюю, в которую заливается вода, необходимая для работы генератора. Верхняя и нижняя части корпуса соединяются циркуляционной трубой 11.

Генератор заполняется водой до отмеченного шайбой 9 уровня. Перед заполнением генератора водой перекрывают кран 10 и снимают трубку 6, чтобы удалить воздух из газосборника.

В реторту 12 устанавливается корзина 13, загруженная на ²/₃ ее объема карбидом кальция кусками 25×80; затем реторта герметически закрывается крышкой. При открытии водяного крана 10 вода из нижней части корпуса поступает в реторту 12. Корзина имеет наклонное положение для того, чтобы контакт воды с карбидом кальция происходил постепенно. Образующийся в реторте ацетилен проходит по трубке 11 и собирается в газосборнике 2, откуда через осушитель 8 и водяной затвор 5 по шлангу 7 идет в горелку. Вода в реторту поступает до тех пор, пока уровень воды в нижней части корпуса будет выше водяного крана 10. Вода из газосборника вытесняется давлением образующегося ацетилена и по циркуляционной трубе 14 перемещается в верхнюю часть корпуса, причем часть активной воды из реторты вытесняется ацетиленом в конус (вытеснитель) 4, что замедляет газообразование в реторте и автоматически регулирует скорость образования ацетилена в зависимости от скорости отбора его потребителем газа (горелкой).

Давление ацетилена в газосборнике равно разности уровней воды в верхней и нижней частях корпуса.

По мере расхождения газа давление понижается, уровень воды в газосборнике вновь поднимается до крана 10 и вода снова начинает поступать в реторту. Таким образом, водяной кран и вытеснитель автоматически регулируют количество воды, поступающей в реторту.

Генератор АНВ-1,25-68 не замерзает при работе зимой, так как его водоподающая система находится внутри корпуса и нагревается теплом от разложения карбида кальция.

Осушитель 6 при работе летом загружается кусками кокса размером 10 - 25 мм, а зимой - в нижней половине - коксом, в верхней - карбидом кальция.

Генератор не реже одного раза в месяц промывают водой.

Генератор среднего давления АСМ-1,25-3 (предназначенный главным образом для монтажных и ремонтных работ) схематично показан на рис. 58.

Рис. 58. Ацетиленовый генератор среднего давления АСМ-1,25-3

Генератор состоит из корпуса, разделенного на две части: верхнюю - газообразователь 4 и нижнюю - промыватель 1; обе части соединены трубой 10 с надетым на нее стаканом 9. В газообразователе смонтирована шахта; пространство между корпусом и шахтой образует воздушную подушку для вытеснения в нее воды при работе генератора. Ацетилен отводится через предохранительный клапан 3 по шлангу 2 в водяной затвор 11. Корзина 5 с карбидом кальция, закрепленная на крышке 6, вставляется через горловину в верхней части корпуса. Вода заливается в генератор через горловину; когда уровень воды поднимется до верхнего края трубки 10, вода начнет переливаться в промыватель. Вода в промывателе должна находиться на уровне контрольного крана 12.

После продувки генератора (удаления воздуха из корпуса) он герметически закрывается крышкой 6 при помощи винта 8 и рычага 7. После продувки ацетилен не может попасть в воздушную подушку, за исключением случаев наклонного положения генератора при работе или качании и тряски заряженного генератора.

Количество выделяющегося ацетилена автоматически регулируется вытеснением воды из шахты в пространство между шахтой и корпусом и обратным поступлением в шахту под давлением воздушной подушки.

Ил из газообразователя сливают через штуцер 14, а воду из промывателя - через штуцер 13.

Масса генератора без воды и карбида кальция равна 16 кг.

Давление ацетилена в генераторе: рабочее - 0,1 - 0,7 кгс/см², максимальное - 1,5 кгс/см², производительность - 1,25 м³/ч.

Выпускается генератор АСВ-1,25-72, работающий по тому же принципу и отличающийся конструкцией, а также количеством одновременно загружаемого карбида кальция, что увеличивает время работы между перезарядками.

Назначение клапана и водяного затвора состоит в том, чтобы при обратном ударе ацетилено-кислородного пламени не допускать проникновения пламени в генератор. В этом генераторе защита от обратного удара пламени двойная: она осуществляется водяным затвором и обратным клапаном. Их устройство и работа показаны ниже.

Предохранительные затворы. При работе с газовым пламенем могут возникать обратные удары, т. е. проникновение взрывной волны и пламени в трубопроводы и шланги, подводящие горючие газы, Иногда удар происходит с большой скоростью и может проникнуть в ацетиленовый генератор, что приведет к его взрыву.

Предохранительный затвор препятствует попаданию в генератор пламени при обратном ударе.

Предохранительные затворы делятся на сухие и жидкостные. Наибольшее распространение получили жидкостные (главным образом водяные) предохранительные затворы. Они бывают открытого типа (для генератора низкого давления) и закрытого типа (для генераторов среднего давления).

Действие водяных затворов открытого и закрытого типов основано на том, что взрывная волна и пламя, движущиеся навстречу потоку горючего газа, выводятся в атмосферу или гасятся внутри затвора.

Предохранительный затвор открытого типа представлен схемой на рис. 59. Перед работой в затвор через воронку 5 наливается вода до уровня контрольного крана 7. По газоподводящей трубке 2 ацетилен проходит вниз, выходит через отверстие, рассекается диском 8, проходит через слой воды и выходит из ниппеля 6. При обратном ударе взрывная волна попадает из ниппеля 6 в газовое пространство затвора, давит на воду и вместе с частью воды уходит в атмосферу через зазор между газоподводящей 2 и предохранительной 3 трубами.

Рис. 59. Водяной затвор низкого давления закрытого типа: а - нормальная работа, б - обратный удар

В трубу 2 взрывная волна проникнуть не может, так как она заполняется водой, а взрывная волна беспрепятственно проходит в атмосферу, как только освободится от воды нижний конец предохранительной трубы 3. Для того чтобы нижний конец предохранительной трубы 3 при обратном ударе быстрее освобождался от воды, необходим слой воды h. Поэтому затвор и заполняется водой до уровня контрольного крана. Днище 1 привернуто к корпусу 4, чтобы можно было периодически чистить затвор.

Предохранительный водяной затвор закрытого типа представлен схемой на рис. 60.

Рис. 60. Схема водяного затвора среднего давления открытого типа

Затвор через наливной штуцер 2 заливают водой до уровня контрольного крана 3. При нормальной работе ацетилен проходит по трубке 6 через обратный клапан 5, приподнимая шарик, в корпус 7 через слой воды и через ниппель 1 к сварочной горелке.

При обратном ударе взрывная волна давит на воду, обратный клапан 5 закрывается и преграждает доступ воде и взрывной волне в газо-подводящую трубку 6. Одновременно взрывная волна гасится, проходя узкий зазор между стенкой корпуса затвора и диском-отражателем 8.

После каждого обратного удара надо проверять уровень воды в затворе и в случае надобности доливать его водой.

Слив воды из затвора производится через штуцер 4.

Для газов-заменителей ацетилена применяются водяные затворы только закрытого типа или обратные предохранительные клапаны. Обратные клапаны устанавливаются после редуктора у газового баллона или непосредственно в сети перед горелкой при разводке газа по сварочным постам трубопроводами.

Применяются обратные клапаны трех типов, различные по конструкции: с разрывной мембраной при выбросе горючей смеси в атмосферу; с выбросом горючей смеси (безмембранные); обеспечивающие подачу пламегасящего газа (воздуха или азота) при обратном ударе пламени и одновременное, преграждение подачи газов к горелке.

Последний тип защиты от обратных ударов наиболее совершенен, но сложнее по конструкции.

На рис. 61 приведена схема шлангового обратного клапана с выбросом горючей смеси в атмосферу, который устанавливается у газоподводящих штуцеров горелки (резака). В корпусе 1 размещен пористый металлический фильтр 4 и выпускной клапан 5 с несгораемым уплотнителем 6. Клапан присоединяется к штуцеру горелки с помощью накидной гайки 8 и ниппеля 7. При нормальной работе газ поступает в направлении стрелки А. При обратном ударе газовая смесь движется по стрелке Б, часть ее выбрасывается через клапан 5, пламя гасится в фильтре 4, а дисковый клапан 2 перекрывает доступ газов в рукав между дисковым клапаном 2 и пористым металлическим фильтром 4; для жесткости поставлена медная сетка 3.