Предохранительными затворами называют устройства, предназначенные для защиты ацетиленовых генераторов и трубопроводов для горючих газов от обратного удара пламени.
Обратным ударом называется проникание пламени внутрь каналов сопла горелки или резака и распространение его навстречу потоку горючей смеси. Вероятность обратного удара пламени в основном определяется соотношением между скоростью истечения смеси и так называемой нормальной скоростью воспламенения смеси. Нормальной скоростью воспламенения или скоростью горения называется скорость распространения пламени, направленная перпендикулярно к поверхности фронта пламени в данной точке. Внешне обратный удар характеризуется резким хлопком и гашением пламени. Основными причинами обратных ударов являются перегрев наконечника и засорение мундштука, при которых скорость истечения горючей смеси резко снижается и делается меньше скорости воспламенения.
Ацетиленовые жидкостные затворы классифицируют по следующим признакам: по пропускной способности — 800; 1 250; 2000; 3 200 дм3/ч; по предельному давлению — низкого давления (до 0,01 МПа) и среднего давления (0,01...0,15 МПа).
| На рис. 8.1 приведена конструкция жидкостного затвора низкого давления открытого типа. Ацетилен поступает в затвор потрубке 1, вытесняя своим давлением воду в наружную трубку 3, и выходит через ниппель 6 в горелку. Давление определяется высотой столба жидкости в затворе, находящейся на уровне контрольного вентиля 7, и ее верхним уровнем в кольцевом пространстве между трубками 1 и 3. При обратном ударе пламени вода из корпуса затвора вытесняется в трубку 1 и частично в воронку 5, заполняя собой всю трубку 1; этим создается гидравлический столб, препятствующий прохождению пламени через предохранительный затвор. По окончании обратного удара вода стекает в корпус затвора, и он снова готов к работе. Максимальное давление для такого затвора определяется высотой трубок 1 и 3 и обычно не превышает 0,01 МПа. Иногда в целях предотвращения уноса воды и повышения надежности в работе газовый объем затвора заполняют керамическими кольцами. Рис. 8.1. Конструкция жидкостного затвора низкого давления открытого типа: 1 — газоподводящая трубка; 2 — съемное днище; 3 — наружная трубка; 4 — каплеотбойник; 5 — воронка; 6 — ниппель; 7 — контрольный вентиль; 8 — рассекатель. | 
|
Для генераторов и сварочных постов среднего давления (до 0,15 МПа) используют жидкостные затворы закрытого типа (рис. 8.2).
|
|
Ацетилен проходит по трубке 1 через клапан 2 в корпус 5, заполненный водой до уровня контрольного крана 6, и через ниппель 3 поступает в горелку. При обратном ударе пламени давление в затворе резко повышается, вода давит на клапан 2 и закрывает его, отключая трубопровод подвода газа. Одновременно волна взрыва гасится при ее прохождении через узкую щель между стенкой корпуса затвора и краем диска 4.
В настоящее время промышленность выпускает предохранительные жидкостные затворы типа ЗСП-8 (рис. 8.3).
Недостатком жидкостных затворов является замерзание воды при работе на морозе. В зимнее время при работе на открытом воздухе в жидкостный затвор заливают морозоустойчивые водяные растворы: этиленгликоль — два объема, вода — один объем; глицерин — два объема, вода — один объем.
|
|
Рис. 8.2. Схема жидкостного затвора среднего давления закрытого типа:
а — нормальная работа; б — обратный удар; 1 — трубка; 2 — клапан;
3 — ниппель; 4 — диск;
5 — корпус; 6 — контрольный кран
| 
Рис. 8.3. Конструкция предохранительного жидкостного затвора ЗСП-8 для ацетилена среднего давления:
1 — обратный клапан; 2 — распределительный колпачок;
3 — рассекатель; 4 — пробка;
5 — каплеотбойник; 6 — корпус; 7 — вентиль
|
Сухие предохранительные затворы типа ЗСЗ-1 можно эксплуатировать при любой температуре окружающей среды. Затвор ЗСЗ-1 (рис. 8.4, а) состоит из корпуса 1 и крышки 6, которые крепятся между собой шпильками 8.
| Рис. 8.4.Конструкции затворов сухого типа: а — ЗСЗ-1: 1 — корпус; 2 — клапан; 3 — шток; 4 — мембрана; 5 — отбойник; 6 — крышка; 7 — пламегасящий элемент; 8 — шпилька; 9 — пружина; 10— ниппель; 11 — шток; б — ЗСУ-1: 1 — корпус блока пламегашения; 2 — отбойник; 3 — крышка; 4 — обратный клапан; 5 — пламегасящий элемент; 6 — отсечной клапан |
Между крышкой и корпусом установлены отбойник 5, пламегасящий элемент 7, мембрана 4 иклапан 2. Затвор приводится в рабочее состояние вводом штока 11. Газ по ниппелю 10 поступает в затвор, своим давлением отжимает мембрану 4 от штока 3 и через выходной ниппель поступает в горелку или резак.
При обратном ударе ударная волна пламени гасится на отбойнике 5, а пламя — в пламегасящем элементе 7. Мембрана 4 прижимается давлением пламени к штоку 3 и закрывает доступ горючего газа в корпус затвора. Под давлением горючего газа мембрана 4 давит на шток 3, который перемещается вниз, в результате чего под действием пружины 9 клапан 2 закрывает входное отверстие для доступа газа в затвор. Пропускная способность затвора при температуре 20 °С и давлении 0,1 МПа — 5 000 дм3/ч, рабочее давление поступающего газа — 0,15 МПа.
|
|
На стационарных генераторах высокой производительности в состав оборудования ацетиленовых станций включают огнепреградительные башни (рис. 8.5) пропускной способностью до 320000 дм3/, с сухим пламегасящим элементом.
| 
|
| Рис. 8.5.Конструкция огнепреградительной башни: 1 — внутренняя труба; 2 — корпус; 3 — мембранные узлы; 4 — термометры; 5, 8, 9 — коллекторы; 6 — решетка; 7 — насадка; 10 — вентиль | Рис. 8.6.Конструкция огнепреградителя типа ЗВП-1: 1 — седло; 2 — фторопластовый клапан; 3 — гайка; 4 — мембрана; 5 — стяжка; 6 — металлокерамический элемент; 7 — опорный шток; 8 — корпус |
Для повышения надежности в работе огнепреградительная башня снабжена термоэлектрическими датчиками и системой обогрева для работы в холодное время.
Для локализации взрывного распада ацетилена высокого давления часто применяют огнепреградители типа ЗВП-1 (рис. 8.6).
Основной элемент огнепреградителя — пламегаситель, состоящий из металлокерамического элемента 6, опорного штока 7 и стяжки 5, на которой установлен фторопластовый клапан 2. Пламегаситель в сборе опирается на резиновую мембрану 4, края которой защемлены с помощью седла 1 и гайки 3.
При возникновении взрывного распада ацетилена под действием резко возросшего давления пламегаситель, деформируя мембрану, перемещается в сторону седла; при этом клапан перекрывает поток газа через огнепреградитель и пламя локализуется в порах металлокерамического элемента.
Вопросы и задания
1. Что называютпредохранительными затворами?
2. Что называется обратным ударом?
3*. Чем в основном определяетсявероятность обратного удара пламени?
4**. Что называютнормальной скоростью воспламенения или скоростью горения?
5.Чем внешне характеризуетсяобратный удар?
6. Каковы основные причины обратных ударов?
7**. По каким признакамклассифицируют ацетиленовые жидкостные затворы?
8. Пользуясь рисунков 8.1 опишите принцип работы жидкостного затвора низкого давления открытого типа.
9**. Чем определяетсямаксимальное давление для такого затвора?
10**. Для чего иногда газовый объем затвора заполняют керамическими кольцами?
11. Для чего используют жидкостные затворы закрытого типа?
12*. Пользуясь рисунков 8.2 опишите принцип работыжидкостного затвора среднего давления закрытого типа.
13**. Установите в чем заключаются основные конструктивные отличия предохранительных жидкостных затворов типа ЗСП-8 (рис. 8.3) от жидкостного затвора среднего давления закрытого типа, изображенного на рисунке 8.2.
14*. Каковы недостатки жидкостных затворов и что предпринимают для устранения этих недостатков?
15. Каково преимущество сухих предохранительных затворов типа ЗСЗ-1?
16. Пользуясь рисунков 8.4 опишите принцип работызатвора типа ЗСЗ-1.
17**. Каковы основные технические характеристики сухого предохранительного затвора типа ЗСЗ-1?
18. Когда в состав оборудования ацетиленовых станций включаютогнепреградительные башни с сухим пламегасящим элементом?
19*. Чем снабженаогнепреградительная башня для повышения надежности в работе?
20**. Пользуясь рисунков 8.5 опишите конструкциюогнепреградительной башни.
21. Для чего применяют огнепреградители типа ЗВП-1?
22*. Пользуясь рисунков 8.6 опишите конструкцию основного элементаогнепреградителя.
23**. Как срабатывает пламегаситель огнепреградителя?