генератор ацетиленсодержащего газа для газоплазменной резки и сварки металлов

Формула изобретения

ГЕНЕРАТОР АЦЕТИЛЕНСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА ДЛЯ ГАЗОПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ И СВАРКИ МЕТАЛЛОВ, содержащий вертикальный корпус с коническим днищем и герметичной крышкой с токоподводами, заполненный крекируемой рабочей жидкостью, электродную решетку с горизонтально расположенными неподвижными электродами, промежуточные графитные подвижные контакты-электроды, размещенные на неподвижных электродах и между ними, штуцеры для подачи и слива крекируемой рабочей жидкости и отвода получаемой газовой смеси, средство подъема крышки, отличающийся тем, что электродная решетка выполнена в виде разборной рамки со станционарными перегородками, установленными вдоль осей неподвижных электродов и перпендикулярно к ним с образованием вертикальных тоннелей для размещения и ориентированного перемещения промежуточных контактов-электродов, токоподводы в нижней части выполнены в виде кронштейнов для удержания рамки, при этом рамка имеет возможность вертикального перемещения совместно с крышкой, а корпус выполнен с водоохлаждаемой рубашкой.

Описание изобретения к патенту

Генератор ацетиленсодержащего газа предназначен для газопламенной резки и сварки металлов и может быть использован практически во всех отраслях промышленности, строительстве, при обработке металлов в бытовых условиях.

В промышленности известно множество устройств для получения смеси горючих газов методом электрокрекинга из различных видов жидкого органического сырья, в том числе и из отходов химических производств.

Из уровня техники известен реактор для электрокрекинга жидких продуктов с многоярусной решеткой, содержащей три яруса горизонтально расположенных неподвижных электродов и подвижных электродов, которые расположены между неподвижными электродами. При этом величина зазора между неподвижными электродами выполнена уменьшающейся от верхнего яруса к нижнему (а.с. N 161114, С25В 9/00, 1962) - [1].

Известная конструкция реактора с многоярусной решеткой обеспечивает повышение производительности в сравнении с одноярусной, но также, как и с одноярусной решеткой, не обеспечивает стабильность процесса и постоянство состава получаемой газовой смеси.

Известен газогенератор, предназначенный для получения ацетиленсодержащего газа, содержащий корпус, заполненный крекируемой жидкостью, неподвижно установленную в ней, электродную решетку из четырех токоподводящих электродов, с расположенными на них подвижными графитовыми контактами - электродами, размещенный в верхней части корпуса патрубок вывода получаемого газа, патрубок ввода исходного сырья - в донной части и патрубок вывода сажевой суспензии - выше уровня жидкости, при этом диаметр подвижных контактов-электродов превышает зазор в электродной решетке. (см.сб. "Химические реакции органических продуктов в электроразряде", /Под ред. Печуро Н.С. М., "Наука", 1966, с.129-136) - [2].

Однако в известной конструкции имеет место нестабильный процесс за счет неравномерного газообразования по всему объему подвижных контактов-электродов; снижение подвижности нижележащих слоев и, как следствие, замыкание цепи между электродами и увеличение потерь электроэнергии на джоулево тепло.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков и создание генератора ацетиленсодержащего газа, обеспечивающего стабильность процесса, постоянство производительности и состава получаемой газовой смеси и, кроме того, возможность безопасного и простого обслуживания.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что в газогенераторе электродная решетка выполнена в виде прямоугольной разборной рамки из диэлектрического материала с неподвижно размещенными в горизонтальной плоскости параллельно друг другу графитовыми электродами, свободно расположенными сверху между ними графитовыми контактами - электродами и стационарными перегородками, установленными вдоль осей неподвижных электродов и перпендикулярного им с образованием вертикальных тоннелей для размещения и ориентированного перемешения подвижных контактов-электродов, при этом рамка выполнена с возможностью вертикального перемещения совместно с крышкой для смены расходуемых электродов, а корпус реактора выполнен с водоохлаждаемой рубашкой, тоководы в нижней части выполнены в виде кронштейнов для удержания рамки.

На фиг.1 изображена принципиальная технологическая схема установки; на фиг.2 - общий вид генератора (продольный разрез); на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг.4 - вид по стрелке А на фиг.2; на фиг.5 - общий вид сепаратора (продольный разрез); на фиг.6 - сечение В-В на фиг.2.

Генератор представляет собой вертикальный цилиндрический корпус 1, имеющий водоохлаждающую рубашку 2. Охлаждение может осуществляться водой из водопроводной сети. Днище 3 корпуса имеет коническую или цилиндрическую форму со штуцером 4 для слива рабочей жидкости 5. Эллиптическая (или плоская) крышка 6 имеет быстросъемное крепление 7 и фланцевое уплотнение 8. На крышке 6 расположены два проходных изолятора 9, через которые внутрь корпуса введены две токопроводящие штанги 10, являющиеся одновременно кронштейнами 11 для крепления электродной решетки. Решетка в виде прямоугольной разборной рамки 12 из диэлектрического материала (например, текстолита), в которой стационарно размещены в горизонтальной плоскости параллельно друг другу графитовые стержни-электроды 13 цилиндрической формы. К электродам 13 подведено напряжение от сварочного трансформатора (на чертеже не показан). Зазор между электродами 13 составляет 3-4 мм. Сверху на неподвижных электродах и между ними помещены промежуточные подвижные контакты-электроды 14 в виде шариков из графита. Электродная решетка имеет также стационарные перегородки 15, расположенные вдоль осей электродов 13 и перпендикулярно им с образованием вертикальных тоннелей 16 для размещения подвижных контактов-электродов (шарики) и ориентированного их перемещения. Электродная решетка 12 находится в слое органической рабочей жидкости 5, заполняющей реактор на 2/3 его высоты. При включении источника электропитания между стационарными электродами и промежуточными подвижными контактами-электродами возникают периодические нестационарные электрические разряды, под воздействием которых рабочая жидкость крекирует с образованием ацетиленсодержащего газа и сажи, накапливающейся в ее объеме.

Для обеспечения стабильности процесса производства ацетиленсодержащего газа промежуточные контакты-электроды заключены в вертикальные тоннели для гарантированного ориентированного возвращения их после подъема в исходное положение, что приводит к постоянству производительности и состава получаемого газа.

Ацетиленсодержащий газ поступает из газогенератора через штуцер 17 в промежуточную емкость-разделитель 18, где освобождается от микрокапель жидкости, частиц сажи и затем направляется в горелку.

Газогенератор оборудован щупом 19 для контроля уровня рабочей жидкости, электроконтактным манометром 20, предохранительным клапаном 21 для ограничения давления, затвором-огнепрегради- телем 22, для исключения проникновения в генератор пламени от горелки, а также штуцерами для заливки 23 рабочей жидкости, продувки инертным газом и т.д. Имеется поддон 24 и сборник отработанной жидкости 25.

Периодическое обслуживание генератора заключается в смене рабочей жидкости и графитовых электродов по мере их расходования. Обслуживание производится после разгерметизации генератора. Подъем крышки вместе с решеткой осуществляется блочным подъемником с помощью лебедки 26 или груза - противовеса. Рабочая жидкость закачивается с помощью электронасоса 27.

Образующийся в газогенераторе ацетиленсодержащий газ под собственным давлением транспортируется к горелке с помощью обычного шланга, применяемого в газосварочной технике.

Техническая характеристика генератора и узлов установки

Производительность по газу 2 м³/час

Потребляемая мощность (в разряде) 6 кВт

Источник питания сварной трансформатор

Рабочая жидкость углеводороды с т.кип. не

ниже 100^оС

Объем загружаемой жидкости 40-90 л

Время непрерывной работы до очередного

обслуживания 4-8 ч.

Давление в генераторе:

рабочее 0,01-0,075 МПа

максимальное 0,15 МПа

Примерный состав ацетиленсодержащего газа, об.%:

С₂Н₂ 20-30

Н₂ 50-60

С_nН₂ + С_nH_2n + 2 10-20

Габаритные размеры, мм:

диаметр корпуса 440

диаметр с водоохлаждаемой рубашкой 500

высота без опор 1000

Масс, кг:

собственная 120

в снаряженном состоянии 210

Количество обслуживающего персонала 1 человек

Объем сепаратора 0,03 м³

Материал Ст.3

Марка трансформатора ТДМ-251У2

Ток, А:

номинальный 250

пределы регулирования 100-260

Напряжение, В:

номинальное рабочее 30

холостого хода 80

Масс, кг 49

Емкость для приема отработанной жидкости:

объем 0,1 м³

количество, шт. 4

Емкость для хранения рабочей жидкости

объем, м³ 0,2

количество, шт 2

Насос для перекачки рабочей жидкости

тип насоса "Х"

производительность 3 м³/час.

Электроконтактный манометр типа ЭКМ, для отключения электропитания генератора при превышении давления более 0,15 МПа.

Датчик температуры (термометр сопротивления) с показывающим прибором - для контроля Т^о рабочей жидкости

Тип показывающего прибора Ш 4500

Пределы измерения 20-200^оС

Клапан предохранительный для предотвращения

подъема давления в генераторе выше допустимого

Тип клапана ППК

Давление максимальное 0,15 МПа

Затвор-огнепреградитель - для защиты генератора

от проникновения в него пламени горелки

тип затвора ЭСУ-1

Давление в генераторе поддерживается на уровне 0,15 МПа 15%. Генератор может устанавливаться на стационарных опорах или на передвижной платформе как на открытом воздухе, так и в помещении, имеющем приточно-вытяжную вентиляцию.

В качестве рабочей жидкости (сырья) могут использоваться углеводороды или нефтяные фракции с т.начала кипения выше 100^оС, не содержащие механических включений. Получаемый ацетиленсодержащий газ может обеспечить работу стандартной сварной горелки.

Конкретный пример работы установки генератора.

В качестве исходного сырья были использованы отработанные нефтепродукты с элементным составом брутто С_7,33Н₁₂. В газогенератор залили 70 л рабочей жидкости. Электродная решетка была выполнена из неподвижных электродов диаметром 40 мм, подвижных контактов-электродов диаметром 10 мм, зазор между неподвижными электродами - 4 мм. Высота стенок перегородки составила 35 мм.

При подаче рабочего напряжения (80 В) между неподвижными электродами и графитовыми контактами-электродами возникают дуговые разряды, под действием которых происходит разложение рабочей жидкости с образованием газа и сажи. Под действием образовавшегося газа промежуточный подвижный контакт-электрод подбрасывается вверх в тоннеле на высоту 30 мм, что приводит к растяжению и затем к обрыву дуги. Под действием собственной массы и за счет перегородок промежуточный контакт-электрод опускается точно на исходную позицию и разряд повторяется.

Использование тоннельной электродной решетки обеспечивает стабильность процесса и постоянство производительности за счет ориентированного строго направленного перемещения и возврата промежуточных контактов-электродов в исходное положение.

Полученный газ направляется в сепаратор и далее к потребителю в газосварочную горелку и имеет следующий состав в об.%: С₂Н₂ 30,3; Н₂ 62,0; СН₄ 2,2; С₂Н₄ 4,7; С₃Н₆ 0,8.

В процессе работы реактора поддерживалось давление - 0,12 МПа и температура 50^оС.

Выполнение электродной решетки подвижной, а токопроводов в виде кронштейнов решетки, позволяет упростить конструкцию ее и обслуживание при замене электродов.

Таким образом, данная конструкция за счет усовершенствования электродной решетки позволяет обеспечить стабильность процесса получения горючего газа, постоянство производительности и безопасность обслуживания установки.