§ 159. Аппаратура для газовой сварки

Баллоны для кислорода и растворенного ацетилена представляют собой полые стальные сосуды цилиндрической формы. Сверху и снизу баллон имеет форму полусферы. Снизу на него для устойчивости насаживают баш­мак; сверху на горловину баллона горячей посадкой надевают стальное кольцо с наружной резьбой для навертывания предохранительного кол­пака. В 'горловину баллона ввинчивается вентиль (фиг. 273, а), являющийся запирающим устройством. Наибольшее распространение получили баллоны емкостью 40 л. Кислородные баллоны окрашивают в синий цвет, ацетиле­новые - в белый. Раз в 5 лет баллоны подвергают специальным испыта­ниям: гидравлическому на полутократную величину рабочего давления, внутреннему осмотру и определению потери веса баллона. Кислородные баллоны наполняют под давлением до 150 am, ацетиленовые — до 16 am.

Фиг. 274. Схема газосварочного поста с питанием от баллонов:

/ — горелка; 2 — шланги; 3 — кислородный баллон;.

4 — кислородный редуктор; б — баллон с растворенным'

ацетиленом; 6 — ацетиленовый редуктор-

Фиг 273. Вентили баллонов для газовой сварки:

а — кислородный; б — ацетиленовый.

Кислородный баллон обеспечивает расход кислорода, достаточный для питания существующих установок для газовой сварки и резки. В случае, если требуется обслужить несколько постов или установок, используют кислородные рампы из нескольких баллонов. Кислородная аппаратура не должна иметь промасленных частей или прокладок, так как масло при соприкосновении с кислородом высокого давления воспламеняется и может вызвать взрыв. Транспортировка кислородных баллонов требует большой осторожности. Во избежание взрывов необходимо следить за тем, чтобы баллоны не ударялись друг о друга. Баллоны с растворенным ацетиленом более безопасны и в известной степени предохраняются от взрыва наличием в них пористой массы. Схема газосварочного поста с питанием от баллонов дана на фиг. 274.

Редукторы служат для понижения давления газов на выходе из бал­лона и поддержания этой величины давления постоянной. Кислородные редукторы понижают давление газа от 150 до 3—15 am, а ацетиленовые — от 16 до 0,2—0,5 am. Кислородные редукторы прикрепляют к вентилю баллона при помощи накидной гайки, имеющей правую резьбу; ацетиле­новые — посредством специального хомута. Редукторы бывают одно- и двухступенчатыми. Двухступенчатые редукторы обеспечивают меньший пере­пад давления и более низкий предел редуцирования. Первая ступень пони­жает давление с 150 до 50 am, вторая с 50 am до рабочего давления. Схема одноступенчатого редуктора представлена на фиг. 275.

Регулирование давления газа производится нажатием пружины на мем­брану посредством вращения регулировочного винта. Газ, проходя из ка­меры высокого давления через узкое отверстие редуцирующего клапана, расширяется и резко понижает давление. Когда давление в камере низкого давления возрастает сверх установленного, мембрана отжимается вниз, и редуцирующий клапан под действием уравновешивающей пружины сана седло, закрывая отверстие. Когда часть газа уходит из рабочей камеры в горелку, давление в камере понижается, мембрана отжимает кла­пан, и в камеру поступает новая порция газа. Приведенная схема одноступенчатого редук­тора характерна для редукторов так назы­ваемого обратного действия, в которых газ поступает на клапан и как бы стремится за­крыть его. В редукторах прямого действия газ поступает под клапан и стремится открыть его. В редукторах обратного действия рабочее давление несколько возрастает при падении давления в баллоне, тогда как в редукторах прямого действия оно понижается. Благодаря., этому преимуществу в настоящее время при­меняют главным образом редукторы обратного действия. Недостатком одноступенчатых редук­торов является возможность замерзания их при больших расходах в результате понижен­ной температуры газа при расширении. В про­цессе сварки иногда приходится отогревать вентили и редукторы горячей водой.

Ацетиленовые генераторы служат для получения ацетилена путем раз­ложения карбида кальция в воде. По прин­ципу действия различают генераторы следую­щих систем: «карбид в воду», «вода на карбид» и генераторы контактной системы (фиг. 276). В генераторах «карбид в воду» куски карбида кальция падают в воду, где происходит их разложение. В генераторах «вода на карбид» карбид загружают в реторты, в кото­рых он постепенно смачивается водой и выделяет ацетилен.

Фиг. 275. Схема одноступенча­того редуктора.

J — обратная пружина; 2 — клапан;

3 — вход газа; '4 — стойка; 5 — выход;

6 — мембрана; 7 — нажимной диск;

8 — главная пружина.

Фиг 276. Системы генераторов: а — „карбид в воду"; 6— „вода на карбид", в — с вытеканием воды.

Генераторы контактного типа делятся на две системы: с вытеснением воды и с погружением карбида. В генераторах с вытеснением воды смачивание карбида водой происходит периодически, в зависимости от давления ацетилена, которое определяет уровень воды в реакционном пространстве. В генераторах с погружением карбида последний также в зависимости от давления газа периодически погружается в воду.

Генераторы бывают низкого давления (0,01—0,05 ати) и среднего (0,05—1,5 ати). Генераторы среднего давления удобнее, так как обеспе­чивают более постоянные условия сварки и облегчают регулирование со­става пламени.

Генераторы делят также по производительности на переносные и ста­ционарные. Первые обеспечивают производительность до 3 м³/час, вто­рые — свыше 3 м³1час.

Наиболее распространенными переносными генераторами являются гене­раторы низкого давления типа РА.

Генератор типа РА (фиг. 277) предназначен для получения аце­тилена низкого давления. Давление в корпусе генератора не превышает 0,014ати; номинальная производитель­ность генератора 1 м³1час, максималь­ная 1,2 м³1час. Генератор работает по принципу «вода на карбид». Вода для реакции поступает в реторту, загру­женную карбидом кальция, из корпуса через резиновую трубку. Образующийся в реторте ацетилен отводится по трубе," снабженной колпаком, под колокол. По мере накопления газа под колоко­лом последний поднимается, вследствие чего конец трубки выходит из воды, и поступление воды на карбид прекра­щается. При расходовании ацетилена колокол опускается, и вода вновь по­ступает в реторту. Из-под колокола газ поступает через водяной затвор в шланг и далее в горелку.

Генератор имеет две реторты, рабо­тающие попеременно. Габариты генера­тора: диаметр 455 мм, высота 815 мм. Вес генератора без воды и карбида кальция 50 кг.

Фиг. 277. Ацетиленовый генератор РА:

1 - корпус; 2 - плавающий колокол; 3 - реторта; 4- зарядный ящик; 5- водяной затвор; 6 - во­ронка; 7 - резиновый шланг; 8 - предохранитель­ная труба; 9 - трехходовой кран; 10- газоотводящая трубка; 11 - колпак; 12 -герметические крышки.

Новейшие отечественные стационарные генераторы среднего давления типа ВНИИ Автогена ГРК предназначены для обслуживания сварочных цехов ацетиленом среднего давления. Эти генераторы работают по системе «вода на карбид». Работа генератора регулируется автоматически и упра­вляется регулятором подачи воды. Данные генераторы выпускаются двух марок: ГРК-Ю и ГРК-20 производительностью 10 и 20 м³\час. Они отли­чаются друг от друга количеством реторт и габаритами. При наибольшем давлении в корпусе 1,4 ати генераторы этого типа обеспечивают давление в сети до 0,7 am. Генераторы устанавливают в специальных помещениях; газ к месту сварки поступает по трубопроводам.

Водяные предохранительные затворы предназна­чаются для предотвращения проникновения пламени и кислородно-ацети­леновой смеси в ацетиленовый генератор при обратном ударе пламени. Причинами возникновения обратного удара пламени может быть умень­шение скорости истечения смеси газов из сопла горелки до величины мень­шей скорости воспламенения смеси и закупорка сопла брызгами распла­вленного металла. Скорость воспламенения смеси газов зависит от рода горю­чего газа, от соотношения смеси газов и от температуры смеси. Обратный удар возникает тогда, когда скорость истечения смеси становится меньше скорости воспламенения. Если при обратном ударе пламя или кислород проникнет в ацетиленовый генератор, то неизбежно произойдет взрыв.

При работе от генераторов применяют водяные предохранительные затворы. В зависимости от давления газа в генераторе предохранительные затворы бывают низкого или среднего давления. Принцип действия водя­ного затвора низкого давления показан на фиг. 278. При обратном ударе патрубок, через который ацетилен поступает из генератора в затвор, запи­рается водяным столбом, а взрывчатая смесь газов выбрасывается через предохранительную трубу в атмосферу

Фиг. 278. Водяной затвор низ­кого давления.

Фиг. 279. Принципиальные схемы горелок:

а— инжекторная горелка; б — безинжекторная горелка;

/ — мундштук; 2 — смесительная камера; 3 — трубка;

4 — инжектор.

При работе от баллонов роль предохранителя от обратного удара вы­полняют редукторы.

Горелки для газовой сварки также бывают низкого и среднего давле­ния. Горелки обеспечивают смешение горючего газа с кислородом и горе­ние пламени. В горелках среднего давления необходимое смешение газов обеспечивается вследствие достаточно большого давления ацетилена (по­рядка 0,25—0,5 am). Рабочее давление кислорода составляет 3—4 am.

Фиг. 280. Сварочная горелка ГС

При низком давлении ацетилена (0,01—0,05 am), для того чтобы обеспечить необходимое количество его в смеси, используется принудительное заса­сывание ацетилена при помощи разрежения, создаваемого кислородной струей на выходе из инжектора горелки (фиг. 279, а и б). Благодаря уни­версальности инжекторной горелки, пригодной для работы и на низком, и на среднем давлении горючего газа, она получила наибольшее распро­странение. Наша автогенная промышленность выпускает исключительно инжекторные горелки типа ГС (горелка сварочная) (фиг. 280) и ГСМ (го­релка сварочная малая). Указанные типы горелок имеют сменные нако­нечники, рассчитанные на различный расход ацетилена в зависимости от толщины свариваемого металла. Горелки типа ГС имеют восемь сменных наконечников с № 0 по 7 включительно, горелки типа ГСМ -четыре нако­нечника с № 0 по 3 включительно. Все наконечники рассчитаны на работу при давлении кислорода на входе в горелку от 3 до 3,5 am. Данные о расходе ацетилена для различных номеров наконечников приведены ниже.

Порядок зажигания горелок следующий. Сначала слегка открывают кислородный вентиль, затем на полный оборот ацетиленовый, зажигают вытекающую из мундштука смесь и регулируют пламя. При тушении пла­мени сначала перекрывают ацетиленовый, а затем уже кислородный вентиль.