Ацетиленового генератора схема



Содержание страницы

Ацетиленовый генератор. Классификация, устройство и принцип действия ацетиленовых генераторов

Содержание

Ацетиленовый генератор — аппарат, синтезирующий ацетилен путём химического взаимодействия карбида кальция с водой при их смешивании. Они применяются в составе передвижных и стационарных газосварочных постов в качестве источника ацетилена — горючего газа для газовой сварки. Об их назначении мы уже говорили на странице «Оборудование для газовой сварки. Газосварочное оборудование».

Классификация ацетиленовых генераторов

Согласно ГОСТ 5190, классификация ацетиленовых генераторов может происходить по следующим параметрам: по давлению ацетилена, по производительности, по способу применения, по принципу действия.

1. По давлению получаемого ацетилена различают генераторы низкого давления — до 0,01МПа, среднего давления — от 0,07МПа до 0,15МПа и высокого давления — свыше 0,15МПа.

2. По производительности, существующие ацетиленовые генераторы синтезируют от 0,3 до 160м3/ч ацетилена.

3. По способу применения генераторы подразделяются на передвижные и стационарные. Производительность передвижных генераторов составляет 0,3-3м 3 /ч, а производительность стационарных генераторов составляет 5-160м 3 /ч.

4. По принципу действия ацетиленовые генераторы классифицируются на работающие по принципам:
а) КВ — карбид в воду;
б) ВК — вода на карбид с вариантом «мокрого» процесса;
в) ВК — вода на карбид с вариантом «сухого» процесса;
г) ВВ — вытеснение воды;
д) ПК — принцип комбинированный, сочетающий схемы «вода на карбид» и «вытеснение воды».
Именно от принципа действия зависит устройство и работа ацетиленовых генераторов.

Принцип работы ацетиленовых генераторов

Работа ацетиленовых генераторов по принципу «карбид в воду»

Схема работы генератора по принципу «карбид в воду» показана на рисунке. Карбид (поз.1) периодически, отдельными порциями подаётся из бункера (поз.2) через питатель (поз.3) в газообразующую камеру (поз.4), в которой находится вода. Подача карбида регулируется автоматически и зависит от давления внутри бункера с водой. Когда давление падает ниже определённого значения, происходит подача очередной порции карбида кальция.

В газообразующей камере, при взаимодействии с водой, происходит образование ацетилена, который через отборник (поз.7) подаётся в ацетиленовый шланг. В бункере, через решётку (поз.5) просеивается гашёный карбид кальция и через выпускной клапан (поз.6) удаляется из бункера.

К преимуществам данных генераторов можно отнести удобство в обслуживании, хорошее охлаждение и полное разложение карбида кальция. При таком принципе работы достигается наибольший выход ацетилена (до 95%). К недостаткам относятся повышенный расход воды и большие размеры генератора. Аппараты с таким принципом действия используются для установок большой производительности, преимущественно для стационарных газосварочных постов.

Работа ацетиленовых генераторов «вода на карбид» по принципу «мокрого процесса»

Схема работы «вода на карбид» по принципу мокрого процесса изображена на рисунке. В загрузочное устройство (поз.2) загружают карбид (поз.1). Далее, через реторту (поз.3), периодически, порциями подаётся вода. Подача воды регулируется автоматически, в зависимости от давления газа. При падении давления ниже определённого уровня, начинает подаваться вода. Далее, газ выходит в газосборную камеру (поз.4) и через отборник (поз.5) подается в рукав для газовой сварки.

Достоинствами ацетиленовых генераторов с таким принципом работы являются простота конструкции и надёжность аппарата. К недостаткам можно отнести неполное разложение карбида кальция, возможный перегрев ацетилена из-за малого объёма загрузочного устройства и, соответственно, малого объёма воды. А также невозможность применения такого принципа в больших генераторах. Производительность аппаратов с таким принципом действия не превышает 10м3/ч.

Ацетиленовые генераторы «вода на карбид по принципу «сухого процесса»

Схема работы ацетиленовых генераторов такого типа изображена на картинке слева. Принцип действия генератора в следующем: В газосборной камере (поз.5) находится барабан с карбидом (поз.1), оснащённый приводом (поз.2). В барабан, через систему подачи жидкость (поз.3) подаётся вода и через лючки (поз.4) загружается карбид.

Подача воды происходит строго дозировано. Объём воды в два раза превышает её необходимое количество для распада карбида. Излишки воды испаряются из-за большого количества теплоты, выделяющейся при реакции. Гашёная известь, через решетчатые стенки барабана падает вниз, где и происходит выгрузка гашёной извести (поз.6). Ацетилен через отборник (поз.7) подаётся в ацетиленовый рукав.

Благодаря тому, что излишки воды испаряются, известь получается сухой, в виде порошка. Из-за этого данный принцип работы и получил название «сухого процесса».

Преимущества данного принципа в простоте обслуживания таких генераторов, простоте удаления гашёной. Кроме того, ацетилен на растворение в воде не расходуется. Подобный принцип работы применяется в стационарных ацетиленовых генераторах средней производительности.

Генераторы ацетилена, работающие по системе «вытеснение воды»

Схема работы таких генераторов показана на рисунке справа. У подобных генераторов газообразующая камера (поз.2) состоит из двух сообщающихся сосудов: газообразователя и вытеснителя. Корзина с карбидом (поз.1) подаётся в газообразователь и вода из него вытесняется в воздушные подушки (поз.3) вытеснителя. Образовавшийся ацетилен через отборник выходит из камеры.

Количество карбида и объём вырабатываемого ацетилена регулируются автоматически, в зависимости от давления ацетилена. При избыточном давлении вода вытесняется в воздушные подушки вытеснителя и процесс выработки ацетилена замедляется. При падении давления ацетилена вода перетекает из вытеснителя в газообразователь и смачивает находящуюся там корзину с карбидом, стимулируя процесс образования ацетилена.

К преимуществам данного способа можно отнести надёжную работу и плавную регуляцию газообразования. К недостаткам — возможный перегрев ацетилена и невозможность обслуживания больших установок с большим объёмом загружаемого карбида. Поэтому, такая система применяется только для подвижных ацетиленовых генераторов, производительность которых меньше, чем у стационарных.

Принцип действия ацетиленовых генераторов с комбинированной системой работы

Ацетиленовые генераторы с комбинированной системой работы сочетают в себе принцип действия «вода на карбид» и «вытеснение воды». Схема их работы показана на картинке слева. В газосборную камеру (поз.6) помещается корзина с карбидом (поз.1), в которую из бака (поз.4) подаётся через реторту (поз.3) вода.

При взаимодействии воды с карбидом образуется ацетилен. При избыточном давлении ацетилена вода вытесняется в воздушный мешок (поз.5) вытеснительной камеры. Образовавшийся ацетилен, через обратный клапан (поз.7) проходит в отборник (поз.8) и через него выходит из камеры. Когда давление ацетилена падает, и он перестаёт вытеснять воду, она перетекает из воздушных мешков вытеснителя в корзину с карбидом и начинает взаимодействовать с ним, стимулируя образование ацетилена.

Такая система работы используется в передвижных генераторах. Главным её достоинством является большая плавность работы и отсутствие больших перепадов давления ацетилена.

Устройство и принцип действия ацетиленового генератора низкого давления АНВ-1,25

На рисунке показано внутреннее устройство однопостового передвижного ацетиленового генератора АНВ-1,25 и его внешний вид. Генератор работает по принципу действия «вода на карбид», производительность ацетилена равна 1,25м 3 /ч, а давление газа не превышает 0,01МПа.

Корпус генератора (поз.7) состоит из двух камер: верхней и нижней. Верхняя камера называется водосборник (поз.6), а нижняя — газосборник (поз.9). Камеры разделены между собой горизонтальной перегородкой (поз.8).

Внизу газосборной камеры предусмотрена реторта (поз.14), в которую помещают корзину с карбидом. После загрузки карбида, реторта герметично закрывается крышкой (поз.12) с резиновой подкладкой.

Сверху в корпус подаётся вода, подача которой в реторту осуществляется при помощи крана (поз.10). При поступлении воды в реторту, она вступает в реакцию с карбидом, образуя ацетилен, который, проходя по трубе (поз.11), собирается в газосборной камере. Затем, ацетилен проходит через осушитель (поз.5) и водяной затвор (поз.3) и по шлангу (поз.2), подаётся из генератора в газовую горелку или газовый резак.

Регуляция давления в ацетиленовом генераторе происходит автоматически. Когда давление газа в корпусе возрастает, вода начинает вытесняться из реторты в вытеснитель (поз.4). Когда уровень воды становится ниже уровня крана (поз.10), вода перестаёт поступать в реторту и образование ацетилена резко снижается. Давление газа начинает уменьшаться и вода, вытесненная им, возвращается из вытеснителя (поз.4) в реторту (поз.14).

Генератор типа АНВ-1,25 работает при температуре до -25°C, т.к. его система подачи воды располагается внутри корпуса и нагревается за счёт теплоты, выделяющейся при химической реакции воды и карбида кальция. При работе в зимних условиях, водяной предохранительный затвор закрепляют внутри корпуса, в циркуляционной трубе (поз.1). При работе летом, затвор крепят снаружи корпуса.

Устройство и принцип действия ацетиленового генератора среднего давления АСМ-1,25-3

Передвижные ацетиленовые генераторы среднего давления были разработаны исследовательским институтом ВНИИавтогенмаш. На рисунке показано устройство и внешний вид ацетиленовых генераторов АСМ-1,25-3, принцип действия которых — «вытеснение воды». Производительность таких генераторов составляет 1,25 м 3 /ч, наибольшее давление газа составляет 0,15МПа.

Корпус генератора (поз.1) состоит из двух камер: верхнюю, газообразовательную (поз.5), и нижнюю, промывочную (поз.2). К газообразовательной камере приварена крышка (поз.7) с отверстием в горловине для подачи в короб (поз.6) корзины с карбидом (поз.8). Корзина прикреплена к крышке (поз.9). Крышка герметично притягивается к горловине с помощью рычага (поз.11) и закрепляется винтом (поз.10).

Генератор заполняется водой через короб. Образующийся в результате реакции ацетилен, проходит по трубке (поз.12), нижний край которой помещён в воду, находящуюся в промывочной камере. Ацетилен, проходя через эту воду, охлаждается и через клапан (поз.4) выходит в шланг (поз.3) и оттуда, через водный затвор (поз.14), поступает в газовый резак или горелку.

На корпусе генератора смонтирован манометр и имеются ручки для перемещения. Загрузка карбида составляет 2,2кг. Масса пустого генератора составляет 16кг. Минимальная температура работы генератора -25°C. Для работы при отрицательных температурах, комплектуется утеплительным чехлом.

Требования, предъявляемые к конструкции и работе ацетиленовых генераторов

1. Возможность работы в широких диапазонах температур, (для передвижных генераторов от -25°C до +40°C)

2. Ацетиленовые генераторы, независимо от устройства и принципа действия, должны иметь газообразовательную камеру, в которой происходит смешивание карбида кальция с водой.

3. Во всех ацетиленовых генераторах должна быть газосборная камера для хранения выделяющегося ацетилена,.

4. Для регулирования объёма вырабатываемого ацетилена, необходимо устройство, для автоматической регуляции процесса газообразования.

5. Ацетилен относится к взрывоопасным и пожароопасным газам. Поэтому, в конструкции ацетиленовых генераторов не должно быть элементов, способных образовывать искры.

6. Конструкция генераторов должна исключать самопроизвольный выход ацетилена в атмосферу и препятствовать попаданию воздуха из атмосферы в генератор.

7. Для измерения давления ацетилена, генераторы низкого и среднего давления должны быть оснащены манометрами или другими измерительными приборами, показывающими давление газа.

8. Надёжность работы генератора при выработке ацетилена, давление которого составляет 0,2-1,1 от номинального давления.

9. Для ограничения давления газа в пределах, установленных для данного генератора, необходимо специальное предохранительное устройство.

10. Для защиты генератора от взрыва газокислородного пламени при обратном ударе, необходимо применять предохранительные затворы. Подробная информация о них на странице «Предохранительные затворы ацетиленовых генераторов».

Ацетиленового генератора схема

Ацетиленовые генераторы (ГОСТ 5190—78) предназначены для получения газообразного ацетилена из карбида кальция при взаимодействии его с водой. Они различаются по следующим признакам.

1. По способу взаимодействия карбида кальция с водой. Генераторы типа KB (рис. 2, а), в которых карбид кальция подается в большой объем воды из бункера специальным дозирующим устройством (KB—карбид кальция в воду). Генераторы данного типа обеспечивают наилучшие условия для разложения карбида кальция.

Генераторы типа ВК — вода на карбид, с вариантами процесса: М — мокрого и С — сухого. В генераторах типа ВК-М (рис. 2, б) карбид кальция помещается в герметически закрываемую снаружи реторту. Вода периодически подается на карбид кальция по мере расхода ацетилена. В генераторах типа ВК-С (рис. 2, в) карбид кальция загружается во вращающийся сетчатый барабан. Вода через сопла подается на карбид кальция в распыленном виде и в строго дозируемом количестве. В процессе разложения карбид кальция интенсивно перемешивается.

Генераторы типа К — контактный с вариантами процесса: ВВ — вытеснения воды и ПК — погружения карбида. В генераторах данного типа (рис. 2, г) карбид кальция и вода периодически контактируют друг с другом в зависимости от расхода ацетилена в генераторе.

Рис. 2. Принципиальные схемы ацетиленовых генераторов:
а — типа KB — карбид кальция в воду; б — типа ВК-М —вода на карбид с мокрым разложением карбида; в — типа BK-C — вода на карбид с сухим разложением карбида; г — типа K-BB — контактный с вытеснением воды; б —типа BK-BB — комбинированная система: вода на карбид и вытеснение воды

Пример условного обозначения генераторов: К-ВВ/ПК-0,07-1,25 — ацетиленовый передвижной, среднего давления, контактного типа с сочетанием вариантов процесса вытеснения воды и погружения карбида, с наибольшим допустимым давлением вырабатываемого ацетилена 0,07 МПа, производительностью 1,25 м3/ч. В настоящее время воронежское производственное объединение «Автогенмаш» для газопламенной обработки металлов выпускает стационарные ацетиленовые генератора АСК-1-67, АСК-3-74, АСК-4-74 и передвижной генератор АСП-1,25-7. Передвижной ацетиленовый генератор АСП-1,25-7 (среднего давления, производительностью 1,25 м3/ч, модель 7) выпускается взамен генератора АСП-1,25-6 и отличается от него, в основном, конструкцией предохранительного затвора.

Рис. 3. Ацетиленовый генератор АСП-1,25-7

Генератор АСП-1,25-7 (рис. 3) представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, состоящий из корпуса, крышки с мембраной, предохранительного клапана, вентиля, предохранительного затвора, корзины.

Корпус состоит из трех частей: верхней (газообразователя), средней (вытеснителя) и нижней (промывателя).

Вода в газообразователь и вытеснитель заливается через горловину корпуса генератора. По достижении верхнего края трубки вода переливается по ней в промыватель и заполняет его до уровня контрольной пробки.

Карбид кальция загружают в корзину, закрепляют поддон и устанавливают крышку с мембраной на горловину. Необходимое уплотнение между крышкой и горловиной корпуса генератора достигается при помощи мембраны за счет усилия, создаваемого винтом.

С момента погружения корзины с карбидом кальция в воду начинается выделение ацетилена. Образующийся в газообразова-теле ацетилен по трубке поступает в нижнюю часть генератора — промыватель, где, барботируя через слой воды, охлаждается и промывается. Из промывателя ацетилен через вентиль и предохранительный затвор поступает к потребителю.

Выработку ацетилена в генераторе регулируют следующим образом. По мере роста давления ацетилена в газообразователе резиновая мембрана, соединенная жестко с корзиной, поднимается вверх, преодолевая усилие пружины 6. При этом уровень замочки карбида уменьшается, соответственно снижается выработка ацетилена, и рост давления прекращается.

Кроме того, по мере повышения давления в газообразователе вода вытесняется через патрубок в вытеснитель, и корзина с карбидом кальция оказывается выше уровня воды. При этом реакция прекращается. В случае снижения давления в газообразователе под действием пружины мембрана, а следовательно, и корзина с карбидом кальция, перемещается вниз, и происходит замочка карбида кальция. При понижении давления в газообразователе вода из вытеснителя поднимается в газообразователь и тоже замачивает карбид кальция.

Таким образом, с помощью мембраны и вытеснения воды автоматически регулируется давление (выработка) ацетилена в генераторе, которое контролируется манометром 9. Для сброса избыточного давления ацетилена служит предохранительный клапан.

Ил из газообразователя и иловая вода из промывателя сливаются через штуцера с пробками.

Техническая характеристика передвижного генератора АСП-1,25-7

Для защиты генератора от проникновения в .него взрывной волны ацетилено-кислородного пламени (обратного удара), а также от проникновения воздуха и кислорода со стороны потребления, применяется предохранительный затвор ЗСН-1,25 мембранного типа.

Сухой предохранительный затвор ЗСН-1,25 (рис. 4), позволяющий работать при температуре окружающей среды до — 29,5 °С, состоит из корпуса, в котором размещена мембрана, разделяющая полость корпуса затвора на газоподводящий коллектор и взрывную камеру, соединенные между собой трубопроводом.

При работе генератора ацетилен под давлением приподнимает мембрану затвора, проходит по трубопроводу во взрывную камеру и далее к потребителю. При обратном ударе мембрана своей конической частью прижимается к корпусу затвора и перекрывает газоподводящий коллектор раньше, чем пламя достигает его по трубопроводу.

На рис. 5 показан жидкостный затвор ЗСГ-1,25-4. Он представляет собой цилиндрический корпус с верхним и нижним сферическими днищами. В нижнее днище ввернут обратный клапан, состоящий из корпуса, гуммированного клапана и колпачка, ограничивающего подъем гуммированного клапана. Внутри корпуса в верхней его части расположен пламяпреградитель, в нижней части — рассекатель.

Вода в затвор заливается через верхний штуцер при снятом ниппеле до уровня контрольной пробки. Сливают воду через штуцер с предварительно отвернутой пробкой.

Ацетилен поступает в затвор по га-зоподводящей трубке и, приподняв гуммированный клапан, проходит через слой воды. Через ниппель ацетилен поступает к потребителю. При обратном ударе ацетилено-кислород-ного пламени под давлением воды клапан прижимается к седлу и не допускает проникновения ацетилена из генератора в затвор, а пламя гасится столбом воды. Пламяпреградитель дополнительно препятствует распространению пламени.

Номинальная пропускная способность затвора 1,25 м3/ч, наибольшее допустимое давление ацетилена 0,15 МПа (1,5 кгс/см2), а сопротивление потоку газа не более 0,006 МПа (600 мм вод. ст.). Габаритные размеры 500X126X105 мм. Масса 2,4 кг.

При подготовке генератора к работе (см. рис. 3) необходимо установить его в вертикальное положение, снять крышку и поддон. Затем осмотреть генератор и убедиться в том, что в корпусе нет посторонних предметов, что он промыт и очищен от ила. Проверить крепление предохранительного затвора, клапана, вентиля и манометра. Залить воду в генератор до уровня контрольной пробки, после чего закрыть ее. При минусовой температуре запрещается заливать воду со снегом и льдом. Загрузить карбид кальция грануляции 25/80 мм в сухую и очищенную от извести корзину и закрепить поддон. Опустить корзину с карбидом кальция в горловину и быстро уплотнить крышку с помощью рычага и винта. Потом плавно открыть вентиль, оттянуть рычажок предохранительного клапана для предупреждения прилипания мембраны, а затем отпустить его. Продуть ацетиленом шланги в течение 1 мин.

В процессе работы необходимо следить за давлением газа в генераторе по манометру. В случае превышения давления сверх 0,15 МПа необходимо выпустить газ через предохранительный клапан, принудительно открыв его нажатием на рычажок, доработать загрузку и устранить причину повышения давления.

После полного разложения карбида кальция, если надо продолжить работу, генератор перезаряжают, для чего, необходимо:
1. Выпустить ацетилен и вынуть корзину, промыть ее водой и высушить без применения открытого огня.
2. Слить полностью ил н промывную воду через штуцера 13 и 16, промыть корпус генератора от ила.
3. Подготовить генератор и запустить его.

Закончив работу, необходимо промыть корзину, газообразователь и промыватель от ила.

Предохранительный клапан КПА-1,25-77, входящий в генератор, отрегулировать на открытие при давлении 0,15+0,02 МПа (1,5+0,2 кгс/см2) и на закрытие при давлении 0,135+0,02 МПа (1,35±0,2 кгс/см2), Если клапан не отрегулирован на указанное давление, следует отрегулировать самостоятельно, для чего необходимо снять заглушку клапана, поднять давление в корпусе генератора и, вращая регулировочный винт, установить начало выпуска газа при давлении 0,15+0,02 МПа. Затем требуется выпустить газ через клапан и убедиться, что он прекращает выпуск газа при давлении 0,135+0,02 МПа, после чего вставить заглушку.

Стационарные ацетиленовые генераторы АСК-1-67, АСК-3-74 и АСК-4-74 работают по комбинированной системе «вода на карбид» и «вытеснение воды» и применяются для питания аппаратуры с большим расходом ацетилена. Например, для многопостовой резки и сварки. Для непрерывности подачи ацетилена потребителям в каждом генераторе используются две поочередно работающие реторты.

На базе генератора АСК-1-67 выпускается ацетиленовая установка УАС-5, состоящая из генератора АСК-1-67, семи газораздаточных постов ацетилена и кислорода, разрядной азотной рампы на три баллона, резака и шести сварочных горелок.

Техническая характеристика стационарных ацетиленовых генераторов АСК-1-67, АСК-3-74 и АСК-4-74.

Ацетиленовый генератор (рис. 15)—это аппарат разложения карбида кальция водой (для получения газообразного ацетилена).

Рис. 15. Ацетиленовые генераторы

Современные генераторы имеют коэффициент полезного использования (к. п. и.) от 0,85 до 0,98.

Рис. 16. Ацетиленовый генератор низкого давления ГНВ-1,25

Для предупреждения засорения гашеной известью нижней трубки конусного сосуда 9, а также крана 3 и трубки 4 их необходимо промывать не реже одного раза в смену. Не реже одного раза в три месяца генератор осматривают, полностью очищают и промывают от ила.

Водяной затвор генератора не реже одного раза в месяц разбирают и полностью промывают.

Для работы в зимних условиях предназначен генератор АНВ-1-66 (АНДП-Н/Ш А-1,25).

Принцип действия, конструкция и техническая характеристика такие же, как у генератора ГНВ-1,25.

ВНИИАвтогенмаш разработал конструкцию двухре-тортного передвижного генератора АНД-1-61 (производительностью 2 м3/ч ацетилена, рабочим давлением 280— 500 мм вод. ст. и максимальным давлением 1070 мм вод. ст.). Принцип действия и схема генератора АНД-1-61 аналогичны генератору ГНВ-1,25.

Для сварки и резки металлов иногда требуется большое давление ацетилена (0,1—0,15 кгс/см2). При высоком давлении ацетилена легче регулировать пламя, сама горелка работает более устойчиво, без хлопков и обратных ударов.

Кроме генератора АНД-1-61 ВНИИАвтогенмаш разработал конструкции ацетиленовых генераторов среднего давления МГВ-0,8, ГВР-1,25М, ГВР-3.

Генератор ГВР-1.25М производительностью 1,25 м3/ч ацетилена, рабочим давлением 0,08—0,15 кгс/см2. В верхней части корпуса генератора помещен открытый бачок для воды, соединенный трубкой с регулятором для подачи воды в реторту. На генераторе смонтирован водяной затвор. Корпус и бачок заполняют водой через горловину до контрольного крана. После загрузки корзины кароидом кальция ее вставляют в реторту, которая закрывается крышкой с резиновой прокладкой, плотно прижимаемой к реторте винтом. При вращении винта регулятора по часовой стрелке открывается клапан и вода из бачка поступает в реторту.

Винт регулируют таким образом, чтобы подача воды в реторте начиналась при давлении 0,16—0,18 кгс/см2, а прекращалась при давлении свыше 0,18 кгс/см2.

Рис. 17. Ацетиленовый генератор ГВР-3
1 — корпус генератора; 2 — наклонные реторты; 3 — бачок для воды; 4 — трубка; 5 — регулятор подачи воды; 6 — сетка; 7 — водяной затвор; « — предохранительный клапан; 9 — предохранительная мембрана; 10—горловина для залива воды; 11 — контрольный кран уровня воды; 12 — шлю-эовый бачок; 13 и 15 — горловины шлюзового бачка; 14 — пробковый кран; 16 — корзина; 17 — крышка реторты; 18 — траверса; 19 — винт; 20 — кран для пуска воды; 21 — газоотводящие трубки; 22 — обратные клапаны; 23 — труба крепления обратных клапанов; 24 — контрольный кран

Ацетиленовый генератор: устройство и принцип работы

Ацетиленовый генератор – это устройство для выработки ацетилена путем химической реакции. Взаимодействие карбида кальция с водой приводит к выделению необходимого продукта. В настоящее время такие аппараты используются как в стационарных, так и в передвижных газовых установках. Собственно, ацетилен является основным горючим при газовой сварке. Давайте более подробно поговорим о том, что это за оборудование и в чем его ключевые особенности.

Классификация генераторов

Ацетиленовые генераторы принято классифицировать по нескольким признакам, среди которых производительность, способ применения, давление и принцип действия. Что касается давления, то различают ацетиленовые генераторы с низким давлением – до 0,01 МПа, средним– 0,07-0,15 МПа, высоким – больше 0,15 МПа.

По способу передвижения ацетиленовый генератор может быть стационарный и передвижной. Последние устройства менее производительны – 0,3-3 м 3 , стационарные вырабатывают от 5 до 160 м 3 горючего газа в час. Что касается принципа действия, то тут стоит отметить следующие виды: КВ – смешивание карбида и воды, ВК – вода на CaC2 с возможным «мокрым процессом». Помимо этого нередко сварщики используют ВК, но только уже с «сухим процессом». Крайне редко, но все же используются комбинированные генераторы. Они сочетают в себе особенности и технические характеристики различных видов, которые дополняют друг друга.

Принцип действия ацетиленового генератора

Как было отмечено несколько выше, конструкция и то, как работает агрегат, определяется его типом. Для начала давайте рассмотрим генератор «карбид в воду». Он является наиболее популярным и простым.

Принцип действия заключается в следующем. Карбид через бункер определенной порцией подается в газообразующую камеру. В это время он проходит через питатель. В газообразующей камере находится вода. Что касается подачи карбида, то она регулируется автоматически и во многом зависит от давления в системе. После подачи очередной порции давление в газообразующей камере возрастает. Если оно падает ниже критической отметки, осуществляется загрузка следующей порции.

Непосредственно во время взаимодействия происходит образование того самого ацетилена. Он попадает в специальный шланг через отборник. Гашеная известь удалается через специальный бункер.

Как работает генератор «вода на карбид»

В данном случае речь пойдет о так называемом «мокром процессе». Принцип действия такого генератора аналогичен вышеописанному с единственным лишь отличием. Здесь периодически подается вода на карбид, откуда, собственно, и пошло название. Явное преимущество такого решения в том, что при максимальной простоте конструкции надежность агрегата достаточно высока. Конечно, тут имеются и свои недостатки, которые выражаются в неполном разложении карбида кальция, а также возможном перегреве ацетилена из-за недостаточного размера загрузочного устройства. Такие агрегаты очень редко бывают стационарными, что обусловлено их небольшой производительностью, которая не превышает отметку 10 м 3 /час. К примеру, генератор ацетиленовый АСП-10 работает именно по данному принципу. Имеет небольшой вес – 16,5 кг, а также производительность 1,5 м 3 /час.

«Вода на карбид» по принципу «сухого процесса»

Суть работы таких генераторов заключается в том, что в газообразной камере есть приводной барабан с карбидом. Также имеется полуавтоматическая система подачи карбида. Загружается он в барабан через специальные лючки. Сюда же добавляется и вода. В данном случае крайне важно соблюдать правильную дозировку жидкости. Её количество должно быть ровно в два раза больше, чем необходимо для распада карбида. Так как при химической реакции выделяется очень много тепла, то излишки воды испаряются, и удалять их не нужно. Что касается гашеной извести, то она выпадает через нижнюю решетку барабана, а затем удаляется.

В данном случае устройство ацетиленового генератора позволяет получать сухую известь за счет полного испарения жидкости в системе. Отсюда и появилось, собственно, наименование «сухой процесс». Что касается преимуществ такого решения, то они заключаются в простом обслуживании и удалении отработанного карбида. Обычно это генераторы стационарного типа со средней производительностью.

Система «вытеснение воды»

Конструктивное отличие таких ацетиленовых генераторов заключается в особенностях газообразующей камеры. Она состоит из двух соединенных между собой сосудов (вытеснитель и газообразователь). В последний загружается карбид, из-за чего и происходит вытеснение воды в воздушные подушки вытеснителя. Через отборник ацетилен удаляется из камеры.

Количество загружаемого карбида, а также производительность устройства регулируются автоматически. Правда, процесс зависит от давления. Чем оно выше, тем медленнее он протекает, и наоборот. Интересно, что работа ацетиленового генератора такого типа может плавно регулироваться, что является сильной стороной устройства. Также система «вытеснения воды» славится своей надежностью. Основной недостаток в том, что обслуживание производительных установок очень затруднено. Именно поєтому ацетиленовые генераторы данного типа изготавливаются передвижными и имеют небольшую производительность.

Комбинированные генераторы

Зачастую сварочное оборудование сочетает в себе системы «вода в карбид» и «вытеснение воды». Принцип действия заключается в том, что в газосборной камере имеется корзина с карбидом, в которую подается вода. При химической реакции образуется ацетилен. Если в системе возникает избыточное давление, то происходит вытеснение воды в воздушный мешок вытеснительной камеры. Отвод ацетилена осуществляется через обратный клапан, пройдя который, он уходит из камеры.

В случае падения давления вода из вытеснителя перетекает обратно в корзину и тем самым стимулирует процесс образования ацетилена. По большей части такие системы изготавливаются передвижными. Комбинированные ацетиленовые генераторы обладают высокой плавностью работы и отсутствием такого негативного фактора, как перепад давления в системе. Устройства имеют невысокую производительность, но при этом пользуются большим спросом.

Устройство ацетиленового генератора низкого давления

Корпус такого аппарата имеет две разделенных камеры. Верхняя – водосборник, нижняя – газосборник. Между собой они разделяются специальной перегородкой. Газосборная камера имеет реторту, которая располагается внизу. В неё помещается корзина с карбидом. После загрузки она герметично закрывается, для чего используют резиновые прокладки в качестве уплотнителя.

С помощью крана сверху подается вода. Когда она поступает в реторту, запускается процесс карбида, который в дальнейшем уходит в газосборную камеру. Дальше он поступает на осушитель и водяной затвор, после чего идет на резак или газовую горелку.

Регулировка давления осуществляется автоматически. При его возрастании из реторты вытесняется жидкость. Когда вода опускается ниже уровня крана, образование ацетилена существенно замедляется. Такое сварочное оборудование способно работать при температуре окружающей среды -25 градусов по Цельсию, что, без сомнения, является достоинством.

Генераторы среднего и высокого давления

Генератор ацетиленовый АСП-10 относится к оборудованию, работающему в среднем диапазоне давления. Устройство по принципу действия идентично генераторам низкого давления. Но тут — большие габариты и соответствующая производительность. Из конструктивных особенностей стоит отметить наличие короба, через который проходит вода. Кроме того, здесь предусмотрено элементарное водяное охлаждение ацетилена. Такая необходимость обусловлена большим рабочим давлением и высокой температурой газа.

Заключение

Вот мы и разобрались в том, что такое ацетиленовый генератор. Цена на подобное оборудование напрямую зависит от его типа. Так, АСП-10 обойдется примерно в 20 000 рублей. Чем производительнее агрегат, тем он дороже. Полноценные стационарные установки высокого давления стоят от 30 000 рублей и выше. При выборе необходимо учитывать, при каких температурах работает оборудование. Чем диапазон шире, тем оно более универсальное. В общем, это вся основная информация по данной теме. Теперь вы знаете, что такое ацетиленовый генератор, какие бывают виды данных устройств, в чем их конструктивные и технические отличия.

Ацетиленовые генераторы

Ацетиленовыми генераторами называются аппараты для получения ацетилена действием воды на карбид кальция.

Согласно ГОСТ 30829-2002 и другим, ацетиленовые генераторы подразделяются по следующим признакам:

1) по способу применения на две группы: передвижные с производительностью 0,5-3 м 3 /ч; стационарные с производительностью 5-160 м 3 /ч;

2) по давлению вырабатываемого ацетилена на два типа: низкого давления-до 0,1 кгс/см 2 (до 1000 мм вод. ст.); среднего давления 0,1-0,7 кгс/см 2 (1000-7000 мм вод. ст.) и 0,7-1,5 кгс/см 2 (7000-15 000 мм вод. ст.);

3) по способу взаимодействия карбида кальция с водой на системы: KB — карбид в воду; ВК — вода на карбид с вариантами «мокрого» и «сухого» процессов); ВВ — вытеснением воды.

ГОСТ допускает сочетание двух систем в одном генераторе, в частности систем ВК и ВВ; при этом достигается более четкое регулирование процесса газообразования и уменьшение объема газосборника.

На рис. 15 приведены принципиальные схемы ацетиленовых генераторов.

Генераторы системы «карбид в воду» (рис. 15, а) представляют собой аппараты, в которых карбид кальция порциями подается из бункера в газообразователь, наполненный до определенного уровня водой. Подача карбида производится автоматически при понижении давления газа ниже установленной величины.

Достоинства системы: полное разложение карбида кальция, хорошее охлаждение и промывка газа, удобное обслуживание. Основные недостатки: большой расход воды (до 12 л/кг) и значительные габариты установки. Такая система применяется преимущественно для генераторов большой производительности.

Генераторы системы «вода на карбид» с вариантом «мокрого» процесса (рис. 15,6) являются аппаратами, в газообразователи которых загружается карбид кальция, а затем постепенно поступает вода, причем при повышении давления газа выше определенной величины поступление воды и газообразование прекращаются, а при понижении давления — возобновляются.

Основными достоинствами таких генераторов являются сравнительно простая конструкция и надежность в работе. К недостаткам относятся возможность неполного разложения карбида кальция и перегрева ацетилена ввиду малого количества участвующей в реакции воды; затрудненное обслуживание крупных установок. Обычно эта система используется для генераторов производительностью до 10 м 3 /ч.

Генераторы с вариантом «сухого» процесса (рис. 15, в) представляют собой аппараты, в газообразователи которых загружается карбид кальция и подается вода в строго дозируемом количестве. Это количество воды примерно вдвое больше теоретически необходимого для разложения карбида кальция; избыточное количество ее испаряется с теплом реакции, благодаря чему второй продукт реакции — известь получается в виде порошка.

«Сухие» генераторы имеют существенные достоинства: отсутствуют потери ацетилена на растворение в воде, упрощается удаление отходов, облегчается обслуживание и др. В настоящее время данная схема используется в стационарных генераторах средней производительности.

Генераторы системы «вытеснением воды» (рис. 15, г) состоят из двух сообщающихся сосудов: газообразователя и вытеснителя. Количество смачиваемого водой карбида, находящегося в газообразователе, регулируется автоматически изменением уровня воды в зависимости от давления вырабатываемого ацетилена. Достоинства системы: плавное регулирование газообразования, надежность в работе и др., а недостатками являются: возможность перегрева ацетилена и трудоемкость обслуживания крупных установок с большой единовременной загрузкой карбида кальция. В настоящее время эта система применяется в передвижных генераторах.

Генераторы комбинированной системы «вода на карбид» и «вытеснением воды» (рис. 15, д) по своей конструкции близки к генераторам «вода на карбид», но имеют дополнительное устройство — вытеснитель для вмещения воды, которая при повышении давления газа в газообразователе оттесняется от карбида кальция, что вызывает быстрое прекращение реакции. Главным преимуществом перед другими системами является весьма плавное регулирование газообразования в зависимости от расхода ацетилена, благодаря чему давление его в корпусе генератора изменяется в небольших пределах. Эта система применяется в основном в передвижных генераторах.

К ацетиленовым генераторам предъявляются следующие основные требования:

1) возможность работы при различной температуре окружающей среды: стационарные генераторы от +5 до +35° С; передвижные от -25 до +40° С;

2) автоматичность регулирования газообразования в зависимости от потребления ацетилена;

3) не должно быть деталей и арматуры из сплавов, содержащих более 70% меди, а также деталей, способных при работе вызвать образование искр;

4) отсутствие утечки газа из генератора, а также и подсоса воздуха из атмосферы;

5) для измерения давления газа стационарные генераторы низкого и среднего давления и передвижные среднего давления должны иметь соответствующие устройства;

6) устойчивость в работе при выработке ацетилена в пределах от 0,2 до 1,1 от номинальной производительности генератора;

7) наличие предохранительного устройства, ограничивающего давление газа в пределах, установленных для данного типа генераторов;

8) для предотвращения взрыва при обратном ударе пламени должен быть предохранительный затвор;

9) передвижные генераторы должны быть рассчитаны на применение карбида только крупной грануляции 25/80, причем единовременная загрузка должна обеспечивать непрерывную работу генератора в продолжении не более одного часа при его номинальной производительности.

В настоящее время в эксплуатации находятся передвижные и стационарные генераторы различных конструкций, в том числе и такие, выпуск которых прекращен. Ниже в качестве примеров рассматриваются три конструкции генераторов.

Передвижной генератор АНВ-1,25 (АНВ — аппарат с наружным вытеснением) конструкции ВНИИавтогенмаша является морозоустойчивым аппаратом прерывного действия, низкого давления — до 1000 мм вод. ст. (0,1 кгс/см 2 ), малой производительности — до 1,25 м 3 /ч, комбинированной системы — «вода на карбид» и «вытеснением воды».

Генератор АНВ-1,25 (рис. 16) состоит из корпуса 2 с перегородкой 4 в средней части, в которую вварена циркуляционная труба 10) реторты 8, в которую вставляется корзина 9 с карбидом кальция; вытеснителя 11, вваренного в заднюю часть реторты; водяного затвора 1, вставленного в циркуляционную трубу 10; газоотводящей трубы 5, крана 7 и трубы 6 для подачи воды в реторту и карбидного осушителя газа 3.

Поскольку данный генератор является первой рассматриваемой конструкцией ацетиленовых генераторов, перед описанием его работы приведем порядок подготовки к работе и пуска в действие.

Подготовка генератора к работе заключается в наружном осмотре; наполнении водой затвора (до уровня контрольной пробки), а также корпуса (до уровня контрольной шайбы на колпаке газоотводящей трубы); проверке поступления воды в реторту; загрузке карбида кальция установленной грануляции и плотным закрывании реторты крышкой. В зимнее время в осушитель 3 загружается 1 кг карбида кальция. При эксплуатации генератора в летнее время года затвор крепится на корпусе генератора и осушитель не загружается.

Пуск генератора в работу производится открыванием крана 7, благодаря чему вода из корпуса попадает в трубу 6, а затем в газоотводяшую трубу 5 и реторту 8. Чтобы поступающая в реторту вода не попадала на карбид кальция, корзина 9 снабжена полосой с отогнутыми краями. В момент пуска воды открывается также пробка для продувки реторты, т. е. для удаления из нее воздуха, оставшегося при загрузке карбида. С началом интенсивного выхода газа наружу продувочная пробка закрывается.

Ацетилен из реторты 8 поступает по газоотводящей трубке 5, прикрытой колпаком, под перегородку, т. е. в газосборник, и вытесняет находящуюся в нем воду через циркуляционную трубу 10 в верхнюю часть корпуса 2. Поступление воды в реторту прекращается, когда уровень ее в корпусе окажется ниже крана 7, что соответствует давлению газа 260-280 мм вод. ст., и с этого момента газообразование замедляется. Кроме того, при повышении давления газа в генераторе вода частично вытесняется из реторты 8 в вытеснитель 11, и разложение карбида полностью прекращается.

При отборе газа из генератора давление в нем падает, вода из вытеснителя вновь поступает к карбиду и газообразование возобновляется. При понижении давления до 230-270 мм вод. ст. вода в газосборнике поднимается выше крана 7 и вновь начнет поступать в реторту. Так происходит до полного разложения всего загруженного в реторту карбида кальция.

В случае резкого повышения давления в генераторе при внезапном прекращении расхода газа излишек его выбрасывается в атмосферу через вытеснитель 11. Это происходит весьма редко, так как благодаря сочетанию двух систем давление ацетилена является практически постоянным.

В случае необходимости может быть применена грануляция 15/25 при укладке в корзину сетки № 11 и уменьшении загрузки до 2 кг. Допускается также применение карбида кальция грануляции 2/8 и 8/15 в смеси с мазутом. В этом случае в летнее время в осушитель загружается кокс с размером кусков 10-25 мм; в зимнее время в нижнюю его половину — кокс, а в верхнюю — карбид кальция.

Стационарный ацетиленовый генератор ГРК-10-64 (рис. 17, а) конструкции ВНИИавтогенмаша, разработанный на базе генераторов ГРК-10 и ГРК-10-57, является генератором среднего давления (до 1,5 кгс/см 2 ), производительностью 10 м 3 /ч, системы «вода на карбид».

По сравнению с предыдущими моделями генератор ГРК-10-64 обладает рядом преимуществ:

1) уменьшен расход металла благодаря наличию одного газосборника;

2) снижена трудоемкость изготовления;

3) облегчена загрузка карбида кальция;

4) сокращен расход воды за счет использования ее для реакции после охлаждения реторт.

Схема водоснабжения генератора приведена на рис. 17, б.

Вода через кран 1 и штуцер 3 поступает в рубашку реторты А, а затем через штуцер 4 направляется в штуцер 5 рубашки реторты Б. Величина давления поступающей воды контролируется по манометру 2. Выходя из штуцера 6 реторты Б вода через регулятор 8 поступает на реакцию в соответствующую реторту посредством вентилей 9, установленных после регулятора 8. При избыточном давлении ацетилена (0,85-0,90 кгс/см 2 ) подача воды в реторты прекращается (момент «отсечки»); при дальнейшем повышении давления до 1,0-1,1 кгс/см 2 вода начинает сбрасываться через клапан 7 в иловую яму. Эта схема подачи воды по сравнению с применявшейся ранее в генераторах ГРК снижает ее расход примерно на 4-5 л на 1 кг карбида кальция.

Генератор ГРК-10-64 (рис. 17, а) состоит из двух поочередно работающих реторт 1, расположенных под углом 3° с контрольными кранами 11 и крышками 2; рубашек 3 для охлаждения реторт; загрузочных корзин 10, устанавливаемых одна над другой (по две в каждой реторте); вертикально расположенного газосборника 4; регулятора подачи воды 5; регулятора давления газа 6; двух газовых клапанов шарикового типа 7; предохранительного клапана 9; регулятора сброса воды 8, щита управления 12.

Выделяющийся в результате реакции карбида кальция с водой ацетилен через обратный клапан поступает в трубу газосборника, которая доходит до его дна. Газосборник залит водой до уровня контрольного краника. Ацетилен, проходя через слой воды, охлаждается и частично очищается от примесей. Из газосборника газ поступает в водяной затвор и влагосборник, а затем направляется в сеть.

Генератор ГРК-10-64 используется как для снабжения ацетиленом небольших цехов и участков газопламенной обработки металлов, так и для комплектации установок растворенного ацетилена.

Стационарный ацетиленовый генератор «сухого» типа АСР-2-64 (ацетиленовый с сухим разложением) конструкции ВНИИавтогенмаша (рис. 18) среднего давления (до 1,5 кгс/см 2 ), производительностью 20 м 3 /ч, системы «вода на карбид» предназначен для непрерывного и периодического питания ацетиленом сварочных цехов по трубопроводу, а также для комплектации установок растворенного ацетилена.

Ацетилен получается в газообразователе 1, в котором вращается наполовину перфорированный конусный барабан 2. С помощью переносного бункера 3 в барабан загружается 120 кг карбида. Вода подается из бачков 4-, попеременно питающих газообразователь. В каждый бачок вода заливается в количестве, необходимом для разложения одной загрузки карбида кальция; из бачка вода поступает в газообразователь через регулятор подачи воды 5. Шнеком сухая известь («пушонка») удаляется из генератора в сменный бачок 6. Барабан и шнек приводятся во вращение от электродвигателя 7.

Ацетилен из газообразователя через фильтр, где задерживаются уносимые газом частицы извести, поступает в холодильник 8, в котором конденсируются водяные пары и поглощаются растворенные в воде примеси. В холодильнике происходит также и охлаждение ацетилена до температуры 35° С. Газгольдер 9, являющийся резервной емкостью, предназначен для обеспечения непрерывной подачи ацетилена в сеть при загрузке генератора. Обратный клапан 10 препятствует поступлению ацетилена в газообразователь.

Постоянное давление газа в сети поддерживается регулятором давления газа 11, из которого ацетилен, проходя через водяной затвор 12 и влагосборник 13, поступает на потребление.

Преимуществами «сухих» генераторов, в частности генератора АСР-2, по сравнению с «мокрыми», являются:

1) значительная экономичность благодаря резкому снижению расхода воды, который составляет примерно 1 л на 1 кг карбида кальция;

2) меньшее количество вспомогательного оборудования (не требуются насосы, цистерны, иловые ямы и т. д.);

3) удобство удаления отходов — пушонки, которая может храниться и транспортироваться в бумажных мешках;

4) меньшие габариты установки при той же производительности.

Автор: Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2012.06.01

Ацетиленовый генератор

Ацетиленовый генератор – устройство для получения ацетилена путем воздействия воды на карбид кальция:

CaC2 + H2O = C2H2 + Ca(OH)2

Все существующие генераторы классифицируются по следующим признакам:

По способу применения:

По давлению вырабатываемого ацетилена:

— низкого давления (до 0,01 МПа или 0,1 кгс/см2);

— среднего давления (от 0,01 МПа до 0,15 МПа).

По взаимодействию карбида кальция с водой:

— системы КВ (карбид в воду);

— системы ВК (вода на карбид);

— системы ВВ (вытеснение воды);

— смешанная система (для стационарных генераторов).

— малой производительности (до 3 м3 / час), передвижные;

— средней м высокой производительности (от 5 до 160 м3 / час).

Система «карбид в воду»

2 – устройство для автоматической подачи карбида в воду;

3 – корзина для карбида кальция;

4 – вентиль отбора ацетилена;

5 – окно для слива воды.

В корпус 1 наливается вода до метки, которая находится внутри. В корзину 3 засыпается карбид кальция. Корзина 3 опускается к генератору и закрывается крышкой. С помощью устройства 2 открывается подача карбида кальция и он высыпается в воду. При этом в газосборнике повышается давление.

Преимущества данной системы.:

— полное разложение карбида кальция;

— хорошее охлаждение и промывка газа.

— большой расход воды (

12 л на 1 кг карбида кальция)

Система «вода на карбид»

Первоначально в корпус 1 наливается вода до метки. Затем в реторту 2 помещается корзина с карбидом кальция. Для начала работы открывается открывается вентиль 7 и вода из корпуса попадает в реторту и действует на карбид.

Образовавшийся ацетилен по трубке 5 попадает в газосборник 3, в котором при повышении давления вода по трубке 6 оттесняется в верхнюю камеру и подача её в реторту прекращается. При открытии вентиля 4 ацетилен подается к потребителю и давление в газосборнике падает, при этом вода из верхней камеры поступает в нижнюю камеру, что обуславливает подачу воды в реторту и цикл повторяется.

— надежность в работе.

— возможность неполного распада карбида кальция;

— возможность перегрева из-за малого количества воды;

— трудоемкость в обслуживании.

Дозируется количество воды. Через загрузочные люки 4 карбид кальция насыпается в барабан 2, после чего включается механизм вращения 5, барабан начинает вращаться и на него производится впрыск воды. Количество воды, подаваемой в барабан, зависит от давления в газосборнике 7. Выброс гашенной извести производится через люк 3.

— упрощается удаление отходов;

— нет потерь на растворение ацетилена в воде.

— возможен перегрев ацетилена;

— неполное использование карбида кальция.

Такая система использует генератор с производительностью более 10 м3 / час, то есть стационарный.

Система вытеснения воды

Широко используется для переносных генераторов, типа АСМ-1,25.

6 – предохранительный клапан.

В корпус 1 заливается вода. Затем корзина с карбидом опускается в генератор и закрывается крышкой. Вода с карбидом начинает реагировать и в газосборнике 3 повышается давление. В результате вода из цилиндра I поступает в цилиндр II, при этом реакция образования ацетилена прекращается. При открытии вентиля 4, давление в газосборнике падает и вода снова возвращается в первоначальное положение.

Наиболее распространенной моделью данного оборудования является ацетиленовый генератор АСП-10.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о