пористая масса "прэтти" для заполнения ацетиленовых баллонов

Формула изобретения

1. Пористая масса для заполнения ацетиленовых баллонов, включающая рыхлый пористый волокнистый материал, отличающаяся тем, что рыхлый пористый волокнистый материал выполнен в виде мата, преимущественно прошивного, свернутого по спирали в рулон для плотной, без зазоров, установки внутрь баллона.

2. Масса по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пористого материала мата использовано базальтовое волокно.

3. Масса по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что мат выполнен с подложкой в виде полотна из материала с высокой смачиваемостью.

4. Масса по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что полотно подложки и мат пропитаны составами, например на основе сульфата аммония, разлагающимися эндотермически при нагревании и выделяющими газ, препятствующий распаду ацетилена в баллоне.

5. Масса по пп.1 - 4, отличающаяся тем, что между слоями мата, свернутого по спирали в рулон, от центра до наружной поверхности проложена теплопроводящая металлическая прослойка в виде тонкой сетки или перфорированной ленты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству, транспортированию и использованию баллонного ацетилена и может быть использовано при производстве ацетиленовых баллонов.

Ацетилен относится к числу растворимых газов. В числе растворителей наибольшее практическое распространение получил ацетон, заливаемый в баллон с пористой массой, обеспечивающей многократное увеличение активной поверхности растворителя. В качестве пористой массы для заполнения ацетиленовых баллонов применяется очень широкий ряд материалов (см. Миллер С. Ацетилен, его свойства, получение и применение. Л., 1969.), включая волокнистые (шелк, вискоза, кожа, губка, лен, шерсть животных, стеклянная и минеральная вата, асбест), зернистые (кизельгур, древесный уголь, пемза, селикагель, торф, костная мука, пористый бетон, древесные опилки, кирпич и др.), пропитанные и монолитные массы. Основными требованиями,предъявляемыми к пористымтым массам, являются химическая стабильность в контакте со сталью баллона, ацетоном и ацетиленом, высокая пористость и теплопроводность, механическая прочность, газовбираемость и низкая стоимость.

Известна пористая масса МГ-100 для ацетиленовых баллонов (авт.св. СССР N 39915, кл. 26 B 44; 17 д. 3; опубл. 31.11.1934 г. Пористая масса для ацетиленовых баллонов), состоящая из древесного активированного угля с размером зерна 1 - 1,5 мм в диаметре при набивной пористости массы около 80% и литровым весом ее около З00 г на 1 л внутреннего объема баллона.

Недостатком такой пористой массы является технологическая сложность наполнения баллонов, предусматривающая засыпку активированного угля через узкую горловину, предварительную утряску его путем свободного опускания (удара) баллона с высоты 0,7мм на деревянную основу с последующим заполнением расчетным количеством ацетона и добавками угла до тех пор, пока не будет достигнут вес пористой массы, равный 300 г на 1 л внутреннего объема баллона.

Известна другая зернистая пористая масса, широко применяемая в ФРГ (Англ. патент N 834830, опубл. 1960 г.), содержащая 65% древесного угля (предпочтительно букового или ольхового), 23% кизельгура и 12% основного углекислого магния 4MgCO₃Mg(OH)₂5H₂O. Такой пористой массе также присущи приведенные выше недостатки, присущие угольсодержащим пористым массам.

Известна волокнистая пористая масса, применяемая в США (см. Welding J.. 27, 1948, р.445), состоящая из асбестового жгута,плотно заполняющего внутреннюю полость баллона. Недостатком такой пористой массы является низкая теплопроводность и активный вынос асбестовой пыли с газовым потоком ацетилена и вредное воздействие асбеста на работающего.

Известна литая пористая масса, применяемая АО "Уралтехгаз" (см. ТУ6-21-38-85 "Баллоны для растворяемого ацетилена с литой пористой массой"), содержащая асбест, кварцевый песок и гидрат окиси кальция и представляющая собой сплошной пористый блок, образующийся при повышенной температуре и давлении в результате гидротермической реакции между окисью кремния и гидратом окиси кальция.

Недостатком такой пористой массы является низкая теплопроводность, высокая трудоемкость и длительность производства, наличие асбеста и кварцевого песка, вызывающих опасность легочных заболеваний у работающих, как в процессе производства при наполнении баллонов, так и при эксплуатации.

В качестве ближайшего прототипа выбрана пористая масса, разработанная и используемая Шведской фирмой АГА (см. Шведская заявка N 2266, кл. 26 B 44, 1925, патент СССР N 3994, кл. F 17 C 11/00, 1927, Пористая масса для наполнения сосудов, предназначенных для хранения ацетилена и других газов), состоящая из круглых или иной формы тел из рыхлого пористого материала, заполняющего промежутки между кусками, при этом тела изготовлены из волокнистого, порошкообразного или зернистого пористого материала, сцементированного связующим веществом и накрытого снаружи пористою же оболочкой более прочного, чем сердцевина, при этом тела сформированы из кизельгура и связующего вещества с добавками волокнистых материалов для упрочнения, а также добавки волокнистых материалов введены в состав оболочки тел или в виде композитных тел, содержащих внутреннее ядро из древесного угля, одетого оболочкой из кизельгура со связующим материалом, а для заполнения промежутков между этими кусками применен рыхлый кизельгур.

Недостатком такой пористой массы является дефицит исходных материалов - древесного угля и кизельгура, а также большая трудоемкость подготовки тел заполнителя и их низкая механическая прочность, вызывающая усадку и более частое пополнение, повышенную трудоемкость и технологическую сложность наполнения баллонов пористой массой, недостаточная теплопроводность пористой массы.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка пористой массы "Прэтти" для наполнения ацетиленовых баллонов, лишенной недостатков аналогов и прототипа.

Указанная задача решается тем, что в качестве основного компонента использован волокнистый материал, например базальтовое стекловолокно, которое без зазоров заполняет внутреннюю полость баллона с требуемой пористостью (в пределах 70-92%), при этом волокнистый материал преимущественно в виде прошивного мата, свернутого по спирали в рулон, а в качестве подложки использовано полотно из материала с высокой смачиваемостью, обеспечивающего равномерную пропитку пористой массы ацетоном.

Полотно и прошивной мат могут быть пропитаны составами, например сульфатом аммония, которые при нагревании разлагаются эндотермически и выделяют газ, препятствующий распространению распада ацетилена в баллоне.

Кроме того, между слоями свернутого в рулон волокнистого материала от центра до наружной поверхности проложена теплопроводящая металлическая прослойка в виде тонкой сетки или перфорированной ленты.

Неизвестны технические решения с указанными в формуле изобретения признаками, направленными на достижение той же цели, что и в заявляемом в качестве изобретения объекте, поэтому предлагаемое техническое решение отвечает критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показан внешний вид и продольное осевое сечение ацетиленового баллона с пористой массой "Прэтти";на фиг.2 - поперечное сечение ацетиленового баллона с пористой массой "Прэтти"; на фиг. 3 - строение элемента исходного волокнистого материала пористой массы "Прэтти" в сборе.

Ацетиленовый баллон с пористой массой "Прэтти" (фиг. 1) содержит металлический корпус 1, волокнистый материал 2, преимущественно в виде прошивного мата с подложкой 3 из полотна с высокой смачиваемостью, и теплопроводящую металлическую прослойку 4 в виде тонкой сетки или перфорированной ленты. Компоненты пористой массы пропитываются в растворе сульфата аммония, сушатся и собираются на плоскости в порядке, представленном на фиг. 2, т.е. на металлическую теплопроводящую прослойку 4 укладывается слой волокнистого материала 2 и накрывается полотном 3 из материала с высокой смачиваемостью и свертывается в рулон с пористостью 70-92%, размещаемый внутри металлического корпуса 1 ацетиленового баллона (фиг.2 и 3). Допускается пропитка сульфатом аммония после свертки компонентов пористой массы "Прэтти" в рулоне перед установкой в баллон. Пористая масса "Прэтти" для заполнения ацетиленового баллона работает следующим образом.

Ацетиленовый баллон, заполненный волокнистой пористой массой "Прэтти" и ацетоном в расчетном количестве устанавливается в зарядную раму, подключается через зарядно-расходный штуцер к наполнительной газовой системе. Сжатый ацетилен от компрессора поступает в баллон (фиг.1) и растворяется в ацетоне, заполняющем поры волокнистой основы пористой массы "Прэтти". При этом равномерная пропитка ацетоном волокнистой основы пористой массы по высоте баллона обеспечивается за счет высокой фильтрующей способности материала полотна подложки 3, а стабилизация колебаний температуры внутри баллона достигается за счет теплопроводящей способности металлической сетки или перфорированной ленты 4, неразрывно и равномерно по продольному (фиг.1) и поперечному (фиг.2) сечениям пронизывающим внутреннюю набивку ацетиленового баллона и отводящей избыток тепла к стенке металлического баллона и поглощаемого ею. В случае перегрева баллона дополнительный эффект стабилизации и предотвращения распада ацетилена компенсируется действием пропитки эндотермическими составами.

Кроме того, металлическая сетка или перфорированная лента армирует волокнистую пористую массу и обеспечивает высокую механическую устойчивость против деформаций механического воздействия, и исключают осадку и изменение пористости по сечениям ацетиленового баллона в процессе длительной эксплуатации.

Таким образом, предлагаемая волокнистая пористая масса "Прэтти" обеспечивает следующие преимущества:

- высокая химическая стабильность и нетоксичность волокнистых материалов на стеклоподобной основе;

- высокую температурную стабильность и механическую прочность за счет теплопроводящего и армирующего действия металлической сетки или перфорированной ленты и, как следствие, повышение безопасности эксплуатации ацетиленового баллона;

- высокую способность выделять ацетилен за счет высокой газопроницаемости волокнистых пористых материалов и способности к теплообмену со внешней средой;

- низкую стоимость основного компонента пористой массы (большие природные запасы исходного базальтового сырья, высокая производительность производства) и простота технологии формирования пористой массы "Прэтти" в баллоне.

На основании вышеизложенного предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом обеспечивает достижение положительного эффекта и обладает критерием "положительный эффект".

Использование предлагаемого технического решения не требует дополнительного переоборудования предприятий.

Первое промышленное опробование предлагаемого технического решения - пористой массы "Прэтти" для заполнения ацетиленовых баллонов будет проведено в 1997 году на АО "Уралтехгаз" и АО "Лентехгаз".