Ацетиленовый генератор. Классификация, устройство и принцип действия ацетиленовых генераторов

Содержание

1. Классификация ацетиленовых генераторов
2. Принцип работы ацетиленовых генераторов
• Работа генераторов по принципу "карбид в воду"
• Работа генераторов вода на карбид по принципу "мокрого процесса"
• Работа генераторов вода на карбид по принципу "сухого процесса"
• Генераторы, работающие по системе "вытеснение воды"
• Генераторы с комбинированной системой работы
3. Устройство и принцип действия генератора низкого давления АНВ-1,25
4. Устройство и принцип действия генератора среднего давления АСМ-1,25-3
5. Требования, предъявляемые к конструкции и работе ацетиленовых генераторов

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 0,3-3м³/ч, а производительность стационарных генераторов составляет 5-160м³/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 1,25м³/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 м³/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".

Дополнительные материалы по теме: