Оборудование и инструменты

Кислородный баллон. Емкость кислородного баллона 40 л, давление кисло­рода 15 МПа, количество газа 6000 л, окраска синяя или голубая, надпись черной краской «Кислород», масса 60...70 кг.

Для приблизительного определения остаточного коли­чества кислорода в баллоне V_K используют формулу: V_K= V_бР_к, где V_б — водная емкость баллона, л; Р_к — дав­ление кислорода, кг/см².

Отметим, что газ в баллонах менее экономичен, чем жидкий кислород, поскольку увеличивается масса тары. В то же время жидкий кислород повышает безопасность работ, экологическую чистоту.

При работе с кислородными баллонами необходимо строго соблюдать правила безопасности. На месте уста­новки для устранения падения баллоны крепятся к стене или стойке, их перевозят на специальных тележках или переносят на носилках. При транспортировке применяют резиновые или веревочные кольца, устраняющие соударе­ние баллонов. Баллоны необходимо защищать от нагре­вания и не допускать загрязнения вентиля маслами и жирами, которые самовозгораются в кислороде. При за­мерзании вентиль отогревают ветошью, смоченной в го­рячей воде. Запрещается перевозить кислородные балло­ны вместе с баллонами горючих газов.

Ацетиленовый баллон. Ацетиленовые стальные баллоны по конструкции и размерам подобны кислородным. Они наполняются по­ристой массой из угля или пемзы, пропитанной ацетоном. В одном объеме ацетона при нормальных условиях раст­воряется 23 объема ацетилена. Пористая масса обеспе­чивает равномерное распределение ацетона в баллоне, что увеличивает скорость растворения ацетилена и предотв­ращает взрыв.

Баллон белого цвета с надписью красной краской «Ацетилен». В качестве наполнителя обычно используется активи­рованный березовый уголь с размером частиц 2...3 мм. Емкость баллона 40 л. В нем находится 4,6 кг ацетона. При давлении 1,9 МПа в баллоне растворено 4400 л аце­тилена.

Баллонные вентили. Вентиль — запорное устройство, предназначенное для наполнения баллонов газом, его сохранения и подачи че­рез редуктор к горелке и резаку.

Принцип работы вентилей одинаков для различных баллонов. Они различаются материалом, из которого из­готовлены, присоединительной резьбой и способом уп­лотнения.

Кислородный вентиль изготавливают из латуни. Он ввинчивается в горловину баллона конической резьбой и рассчитан на максимальное давление 20 МПа. Уплотнитель­ные элементы вентиля выполнены из фторо­пласта.

Ацетиленовый баллонный вентиль изготавливают из стали с расчетом на давление 3 МПа. Применение мед­ных сплавов недопустимо. Открывают и закрывают вен­тиль специальным торцевым ключом. Редуктор к вентилю присоединяется с помощью хомута. Такое крепление иск­лючает случайную установку ацетиленового вентиля на другие баллоны.

Баллонные редукторы. Редуктором называется устройство, с помощью кото­рого понижается давление баллонного газа до рабочего и автоматически поддерживается постоянным, независи­мо от давления в баллоне и газопроводе.

На рисунке 13 показана схема одноступенчатого редук­тора обратного действия. Он работает следующим обра­зом. Газ из баллона поступает в камеру высокого давле­ния 8 и закрывает клапан 9. Вращением винта 2 в кор­пусе 1 редуктора через нажимную пружину 3, мембрану 4 и диск со штоком 5 сжимается обратная пружина 7, клапан 9 поднимается и открывается отверстие для про­хода газа в камеру низкого давления 13. Здесь газ расширяет­ся и снижает свое давление.

Для автоматического поддержания рабочего давления на заданном уровне служит механическая система.

Если отбор газа в горелку уменьшается, то давление в камере низкого давления 13 повышается, нажимная пружина 3 сжимается, мембрана 4 и диск со штоком 5 опустятся, ре­дуцирующий клапан 9 под действием пружины 7 прикро­ет седло клапана, подача газа в камеру низкого давле­ния уменьшится. Если отбор газа увеличивается, то дав­ление в камере 13 понижается, и этот процесс будет автоматически повторяться.

Манометром 6 измеряется давление в камере высокого давления 8, а манометром 11 — в камере низкого давле­ния 13. При повышении давления в камере низкого дав­ления сверх рабочего происходит сброс газа в атмосфе­ру через предохранительный клапан 12.

Рисунок 13 Схема одноступенчатого редуктора обратного действия 1 – корпус; 2 – винт; 3 – нажимная пружина; 4 – мембрана; 5 – диск со штоком; 6 – манометр; 7 – обратная пружина; 8 – камера высокого давления; 9 – клапан; 10 – крышка; 11 – манометр; 12 – предохранительный клапан; 13 – камера низкого давления

Принцип действия редукторов определяется их харак­теристикой. Редукторы обратного действия имеют воз­растную характеристику. В них с уменьшением давления газа в баллоне рабочее давление повышается. Редукто­ры прямого действия имеют падающую характеристику. По конструкции редукторы сильно отличаются друг от друга, по принципу действия и основным деталям оди­наковы. Окрашивают редукторы в тот же цвет, что и бал­лоны с газом. Наиболее удобны в эксплуатации редукто­ры обратного действия.

Кроме однокамерных применяют двухкамерные ре­дукторы. Они обеспечивают более постоянное рабочее давление, менее склонны к замерзанию, но более сложны по конструкции.

Основными типами баллонных редукторов являются ДКП-2-78; ДАП-2; ДВП-2; ДПП-2; ДКД-9; ДКД-15; ДАР-2;ДПР-2.

Ацетиленовые генераторы. Аппарат для получения ацетилена разложением кар­бида кальция водой называется ацетиленовым генерато­ром.

Рисунок 14 Схемы ацетиленовых генераторов

а - кар­бид в воду (KB): 1 – корпус; 2 – вода; 3 – бункер; 4 – отверстие; 5 – клапан; б - вода на карбид (ВК): 1 – корпус; 2 – газозборник; 3 – трубка; 4 – трубка; 5 – вентиль; 6 – реторта; 7 – корзина; в - вытеснение во­ды (ВВ): 1 – корпус; 2 – промыватель; 3 – перетеснитель; 4 – газообразователя; 5 – перетеснитель; 6 – мембрана; 7 – корзина; 8 – переливная трубка

Все ацетиленовые генераторы имеют следующие ос­новные части: газообразователь, газосборник, предохра­нительный затвор, автоматическую регулировку количест­ва вырабатываемого ацетилена.

Схемы генераторов различных систем показаны на рисунке 14 а, б, в. Генераторы системы KB (рисунок 14, а) ра­ботают по следующему принципу. Карбид кальция из бункера 3 подают через отверстие 4 в большой объем воды 2 в корпусе 1. Образуется ацетилен. Он хорошо промывается водой, охлаждается и поступает к потреби­телю. Подача карбида кальция регулируется клапа­ном 5.

У генераторов системы ВК (рисунок 14, б) подача воды в зону реакции дозированная. Карбид кальция, помещен­ный в корзину 7, реагирует с малым объемом воды, кото­рая через трубку 4 при открытии вентиля 5 поступает в реторту 6. Здесь образуется ацетилен и поступает к по­требителю. При повышении в газосборнике 2 давления во­да вытесняется через трубу 3 в верхнюю зону корпуса 1. Уровень воды опускается ниже трубки 4 и она не поступает в реторту. Ацети­лен не образуется. При па­дении давления в газос­борнике вода снова под­нимается и через трубку 4 поступает в реторту. Про­цесс продолжается.

Ацетиленовые генераторы системы ВВ более надежны и удобны в эксплуатации, малогабаритные, коэффициент использования кар­бида кальция в них достигает 0,85 (ВК – до 0,3), поэтому они наиболее часто применяются. Применяются в пере­движных генераторах низкого и среднего давления с про­изводительностью до 10 м³/ч (ВК – до 3 м³/ч).

Генераторы системы ВВ (рисунок 14, в) имеют пе­риодически меняющийся уровень воды в зависимос­ти от расхода ацетилена. Крышка 5 снимается. Че­рез горловину в корпусе 1 до контрольной пробки за­ливается вода. Она запол­няет газообразователь 4, перетеснитель 5 и промы­ватель 2, расположенные в корпусе генератора. В корзи­ну 7 засыпается карбид кальция, корзина ставится в кор­пус 1, который закрывается крышкой 5. При соприкосно­вении карбида кальция с водой образуется ацетилен, который через переливную трубку 8 поступает в промыва­тель 2, а из него к потребителю. При давлении газа вы­ше рабочего уровня вода из газообразователя 4 вытес­няется в перетеснитель 3, мембрана 6 и корзина 7 подни­маются вверх, контакт карбида с водой прекращается, давление падает. Вода поднимается в газообразователь, корзина опускается, карбид опять контактирует с водой.

Ацетиленовый передвижной (переносной) генератор АСП-1,25-7 (рисунок 15) производительностью 1,25 м³/ч с рабочим давлением 0,001...0,007

МПа работает по систе­ме ВВ. Он представляет собой вертикальный цилиндри­ческий сосуд, корпус 2 которого состоит из трех частей: верхней (газообразователь), средней (перетеснитель) и нижней (промыватель).

Вода в генератор заливается через горловину до уров­ня контрольной пробки 3, карбид кальция загружается к корзину 8 с теплораспределительной вставкой 17 и поддо­ном 6. Теплораспределительная вставка обеспечивает выравнивание температуры в газообразователе и исклю­чает возможность перегрева при переработке карбидной мелочи. Корзина 8 соединена с крышкой 11. Уплотнение между крышкой и горловиной генератора обеспечивает­ся мембраной 10 за счет усилия, создаваемого винтом 12 через траверсу 13.

Ацетилен, получаемый в газообразователе, по пере­ливной трубке 7 поступает в промыватель. Барботируя через слой воды, охлаждается и промывается. Наконеч­ник 15 предотвращает унос воды в промыватель. Из промывателя ацетилен через вентиль 20 по шлангу 19 по­ступает через предохранительный затвор 18 к сварочной горелке или резаку. Предохранительный затвор защища­ет генератор от проникновения в него пламени при об­ратном ударе.

Давление ацетилена внутри генератора контролирует­ся по манометру 9. При повышении в газообразователе давления пружина 14 сжимается, и корзина перемещает­ся вверх, а вода вытесняется в перетеснитель. Уменьшает­ся уровень замоченного карбида кальция и ограничивает­ся выработка ацетилена.

Рисунок 15 Ацетиленовый генератор АСП-1,25-7

Предохранительный клапан 16 служит для сброса избыточного давления ацетилена. При подготовке генератора к работе залить воду в газообразователь и промыватель через горловину, труб­ки 5 и 7 до уровня контрольной пробки 3, опустить в гор­ловину генератора загруженную карбидом корзину 8 и уплотнить крышку 11. Плавно открыть вентиль 20 и продуть ацетиленом шланги и сварочную горелку или ре­зак в течение минуты. После полного разложения карби­да необходимо перезарядить генератор. После окончания работы тщательно промыть корзи­ну, слить ил из газообразователя и иловую воду из про­мывателя через штуцеры 4 и 1, промыть генератор.

Предохранительные затворы. Предохранительный затвор — это устройство, пред­назначенное для предохранения ацетиленовых генерато­ров от взрывной волны при обратном ударе пламени из сварочной горелки или резака.

Обратным ударом называется воспламенение горю­чей смеси в каналах горелки или резака и распростране­ние пламени навстречу потоку горючего газа. При отсут­ствии предохранительного затвора может произойти взрыв. Обратный удар происходит в том случае, когда ско­рость подачи горючего газа меньше, чем скорость его воспламенения. Это происходит при перегреве горелки или засорении сопла. Для предотвращения взрыва при­меняют жидкостные или сухие затворы.

На рисунке 16 (а...г) показана схема водяного затвора. Он состоит из цилиндрического корпуса 1 и двух трубок — газоподводящей 4 и предохранительной 8. Предохрани­тельная трубка короче газоподводящей и снабжена во­ронкой 6 с отбойником 7. На корпусе затвора находятся газовыпускной 3 и контрольный 2 краны, а на газоподво­дящей трубке — кран 5. При нормальной работе газ по­ступает по трубке 4 через воду и кран 3 к потребителю (рисунок 16, б). При обратном ударе (рисунок 16, в) давление в затворе возрастает, вода вытесняется в трубку 4, а из пре­дохранительной трубки выбрасывается наружу. Пламя не может пройти в генератор. Воздух засасывается, и зат­вор (рисунок 16 г) опять работает.

На рисунке 16 д показан сухой затвор ЗСН-1,25. Преимущество сухого затвора состоит в том, что он может ра­ботать при любой температуре окружающей среды.

Ацетилен поступает через штуцер 2 в корпус 7, подни­мает клапан 9 до соприкосновения с мембраной 10 и по петлевому каналу в стакане 8 в виде отверстий, соединен­ных пазами на торцах корпуса и уплотненных мембраной 10 и прокладкой 6, через отверстие в мембране и ниппель 13 поступает к потребителю.

В случае обратного удара клапан 9 и шарик 5 пере­крывают входные отверстия затвора и исключают взрыв. Взрыв локализуется в объеме между клапаном и мембра­ной 10.

Сварочные горелки. Сварочной горелкой называется устройство, служащее для смешивания горючего газа или паров горючей жид­кости с кислородом и получения сварочного пламени не­обходимой мощности, размеров и формы.

Рисунок 16 Схема работы водяного затвора (а…г), сухого затвора ЗСН-1,25 (д)

водяной затвор: 1 – цилиндрический корпус; 2 – контрольный кран; 3 – газовыпускной кран; 4 – газоподводящая трубка; 5 – кран; 6 – воронка; 7 – отбойник; сухой затвор: 1 – наконечник; 2 – штуцер; 3 – крышка; 4 – втулка; 5 – шарик; 6 – прокладка; 7 – корпус; 8 – стакан; 9 – клапан; 10 – мембрана; 11 – крышка; 12 – болт; 13 - ниппель

По способу подачи газа и кислорода в смесительную камеру сварочные горелки классифици­руются на инжекторные и безынжекторные.

В инжекторной сварочной горелке (рисунок 17, а) пода­ча ацетилена в смесительную камеру осуществляется за счет подсоса (инжекции) его струей кислорода, вытекаю­щего с большой скоростью из отверстия инжектора. Из смесительной камеры горючая смесь по трубке наконеч­ника подается к мундштуку. Мощность сварочного пла­мени регулируется ацетиленовым и кислородными рас­ходными вентилями. При подсоединении ацетиленового шланга к сварочной горелке надо учитывать, что накид­ная гайка штуцера имеет левую резьбу. Для нормальной работы инжекторных сварочных горелок необходимо, что­бы давление кислорода было 0,15...0,5 МПа, ацетилена — 0,001...0,15 МПа.

Преимуществом инжекторной горелки является то, что она может работать на горючем газе низкого и сред­него давления, а недостатком — непостоянство горючей смеси.

Рисунок 17 Схемы сварочных горелок

а - инжекторной; б - безынжекторной; в – резака

В безынжекторной сварочной горелке (рисунок 17, б) ацетилен и кислород подаются примерно под одинаковым давлением 0,05...0,15 МПа. В них инжектор заменен сме­сительным соплом. Безынжекторные сварочные горелки менее универсальны, чем инжекторные, так как работают только на ацетилене среднего давления.

Универсальный инжекторный резак (рисунок 17, в) отличается от инжекторной горелки тем, что имеет до­полнительную трубку с расходным вентилем для подачи режущего кислорода и специальный разборный мунд­штук со сменными наружными и внутренними частями. Горючая смесь поступает через кольцевой зазор между наружной и внутренней частями мундштука и при сгора­нии образует подогревающее пламя. Режущий кислород поступает через центральное отверстие внутренней части мундштука.

Основные детали сварочных горелок изготовляются из латуни ЛС59-1. Масса универсальных сварочных горелок микро-, малой и средней мощности колеблется в преде­лах 0,24...0,85 кг.