Класифікація генераторів. Ацетиленові генератори є джерелом одержання ацетилену з карбоніту кальцію. Згідно з ГОСТ 5190-57 генератори класифікуються за такими ознаками:
Продуктивністю – 0.8; 1.25; 2; 3.2; 5; 10; 20; 40; 80; 160 та 320 м³/год ацетилену. Генератори більшої продуктивності використовують у хімічних виробництвах;
Способом будови – пересувні та стаціонарні. Пересувні виготовляють продуктивністю до 3,2 м³/год;
Системою регулювання взаємодії карбоніту кальцію з водою – кількісним регулюванням взаємодіючих речовин; з регулюванням тривалості контакту карбіду кальцію з водою (почасове регулювання).
У генераторах з кількісним регулюванням застосовують дозування карбіду кальцію або води. Якщо дозується карбід кальцію, а води в зоні реакції є постійна кількість, то система називається «карбід у воді». В разі дозування води і одночасно завантаження усієї кількості карбіду кальцію система називається «вода на карбід». Застосовують також комбіновану систему, коли дозують обидві речовини.
У генераторах з почасовою системою регулювання контакт карбіду кальцію з водою відбувається періодично, з певними перервами. Якщо рухомою речовиною є карбід кальцію, то система називається «занурення», якщо ж рухомим середовищем є вода, то система називається «витіснення». Генератори з почасовим регулюванням розкладу кальцію ще називають «контактним ч».
Застосовують також генератори комбінованої системи з метою одержання більш чіткого регулювання газоутворення і зменшення скидання газу в атмосферу. Наприклад, суміщують системи «вода на карбід» і «витіснення», як це зроблено у генераторах ГНВ – 1,25.
Генератори «карбід у воду» забезпечують велику повноту реакції та тепло відведення під час розкладу карбіду кальцію водою, тому мають високий коефіцієнт корисного використання (к. к. в. ) карбіду кальцію і дають охолоджений, добре промитий газ. Ці генератори можуть працювати на форсованому режимі до 50% вище від номінальної продуктивності. Недоліком їх є значна витрата води і зумовлені цим великі розміри апарата, а також значна кількість відходів – рідкого мулу. Ці генератори потребують складніших механізмів для регулювання подачі карбіду кальцію у генератор. Дана система застосовується у генераторах продуктивністю понад 20 м³/год.
Генератори «вода на карбід» - простіші за конструкцією, дешевші у виготовленні, зручні в експлуатації, потребують невеликої кількості води, здатні працювати на карбіді кальцію з різними розмірами кусків, дають невелику кількість відходів у вигляді рідкого гашеного вапна. Недоліком їх є перегрівання ацетилену в зоні реакції і неповний розклад карбіду кальцію. Форсування роботи для них недопустиме. Генератори «вода на карбід» випускають переважно пересувного типу.
Генератори системи «витіснення» достатньо надійні та зручні в роботі, допускають форсування. Істотним їх недоліком є небезпека перегрівання газу та спікання вапна у зоні реакції в разі раптового припинення відбирання газу при підвищеній витраті. При цьому змочується відразу велика кількість карбіду кальцію, який з припиненням витрати газу виявляється не занурення у воду. Система «витіснення» застосовується у генераторах продуктивністю до 10 м³/год.
У генераторах системи «занурення» ще більше перегрівається карбід кальцію у наряднику, тому вони небезпечні в експлуатації. Слід уникати застосування даної системи навіть в апаратах невеликої продуктивності.
Генератори комбінованої системи «вода на карбід» та «витіснення» мають ряд позитивних якостей, властивих обом зазначеним системам. Що ж до недоліків цих систем, то вони у даному поєднанні менше виражені. Використання принципу витіснення дає менші коливання тиску газу. Комбінована система широко застосовується у генераторах продуктивністю до 3,5 м³/год і використовується у більшості конструкцій генераторів.
За тиском ацетилену, який виробляють генератори, вони поділяються на три групи:
Низького тиску – з граничним тиском до 0,1 кГ/см² включно;
Середнього тиску - від 0,1 до 1,5 кГ/см² включно;
Високого тиску понад 1,5 кГ/см²
Граничний тиск ацетилену в генераторі визначається конструкцією газозбірника.
Основні вимоги, що становляться до ацетиленових генераторів, такі:
1. продуктивність генератора повинна відповідати режиму споживання ацетилену.
2. генератор розраховують для роботи на карбіді кальцію з кусками певних розмірів.
3. розклад карбіду кальцію в генераторі повинен регулюватися автоматично, залежно від витрати газу.
4. генератор повинен мати високий коефіцієнт корисного використання карбіду кальцію. Коефіцієнтом корисного використання називають відношення фактично одержаного об’єму ацетилену Vф до об’єму Vп, який можна одержати з усього завантаженого карбіду кальцію у відповідності з паспортом на карбід даного сорту.
Сучасні генератори мають к. к. в. від 0,85 до 0,98.
5. конструкція генератора повинна забезпечувати добре охолодження карбіду кальцію, води та ацетилену у зоні реакції. Температура води і гашеного вапна у зоні реакції не повинна перевищувати 80º С, а газу - 115 º С. ацетилен на виході з генератора повинен мати температуру, яка перевищує температуру оточуючого середовища не більш як на 10-15 º С
6. надлишковий тиск у генераторі, який має заповнювані ацетиленом газові місткості, не повинен перевищувати 1,5 кГ/см².
7. повинне бути передбачене надійне продування всіх газових міст костей апарата з метою видалення залишків повітря до заповнення їх ацетиленом.
8. генератор повинен бути герметичним і мати газозбірник достатньої місткості, щоб в разі раптового припинення відбирання газу не було викидання ацетилену в приміщення.
9. пересувні генератори повинні мати мінімальні габаритні розміри та вагу.
10. конструкція генератора повинна забезпечувати його вибухонебезпечність і по можливості повну автоматизацію процес регулювання газоутворення, а також добре очищення одержуваного газу.
Конструкція генераторів. Найбільшого порушення набули пересувні генератори низького та середнього тиску МГ, ГНВ, ГВР, АСМ, АНВ та інші.
Генератор ГНВ – 1,25 має корпус, поділений на дві частини перегородкою. У корпус вварена реторта. Нижня частина корпуса з’єднана з ретортою через кран гумовим шлангом. Карбід кальцію завантажують у корзину, яка вставляється в реторту, що щільно закривається кришкою. Генератор має газовідвідну трубу із шлангом.
Генератор заповнюють водою через відкриту частину до позначеного рівня. При цьому кран нижній повинен бути закритим, а верхній відкритим, щоб повітря з генератора витіснялось водою назовні.
Водяний затвор заповнюють водою до контрольного крана. Корзину завантажують карбідом кальцію встановленої грануляції, вставляють у реторту і закривають останню кришку. Відкривають кран і вода надходить у реторту. Ацетилен, що утворюється під час розкладу карбіду кальцію, виходить з реторти по трубі у нижню частину корпуса генератора, витісняючи воду у верхню частину. Вода надходить у реторту доти, поки рівень її у корпусі не стане нижче крана. При дальшому надходженні ацетилену з реторти до газозбірника тиск у генераторі та реторті підвищуватиметься, але повільніше, оскільки вода з реторти витісняється у конусоподібну посудину (витискувач), відкриту зверху. Завдяки цьому дальший розклад карбіду кальцію і виділення ацетилену зменшуються.
В міру відбирання газу з генератора тиск у ньому падає, вода з посудини знову заповнює реторту і газоутворення збільшується. Якщо тиск у генераторі знизиться до 230-250 мм вод. ст.., то вода у нижній частині корпуса підніметься до рівня крана і знову почне надходити у реторту.
Припинення подавання води в реторту відбудеться при тиску у генераторі 250-260 мм вод. ст. Процес розкладу карбіду кальцію в реторті регулюється автоматично залежно від витрати газу. З метою запобігання забрудненню гашеним вапном посудини та його нижньої труби, а також крана і шланга їх треба промивати водою не рідше одного разу за зміну.
Корзину з карбідом кальцію вставляють у генератор без перекосу. У генераторі можна застосовувати також карбід розміром 15*25 мм; у цьому разі на прутики корзини укладають дрібну дротяну сітку, а кількість завантажуваного карбіду зменшують до 2 кг. Не рідше одного разу на три місяці генератор оглядають, повністю очищають і промивають від мулу. Водяний затвор оглядають, розбирають і промивають не рідше одного разу на місяць. Після закінчення роботи генератор треба заносити в приміщення, куди немає доступу стороннім особам.
Для роботи взимку призначений генератор АНВ-1-66 (АНДП-ІІ/ІІІА – 1,25). За принципом дії та конструкцією він подібний до ГВН-1,25, але відрізняється від нього тим, що:
· водопровідна система розміщена всередині корпуса генератора, а шток водозапірного вентиля виведений назовні через сальник;
· водяний затвор розміщений у циркуляційній трубі генератора, форма якої відповідно змінена;
· конструкція водяного затвора частково змінена;
· генератор має осушник ацетилену, який завантажується кусками карбіду кальцію та коксу.
Ці конструктивні зміни запобігають замерзанню води в окремих частинах генератора та порушенню його роботи при низьких температурах взимку.
Генератори з однією ретортою при максимальних витратах газу потребують частого перезарядження, на що витрачається до 15-20% робочого часу зварника. При цьому коефіцієнт корисного використання карбіду кальцію знижується за рахунок неповного розкладу залишка його в реторті. ВНДІавтогенмашем розроблена конструкція двореторного пересувного генератора АНД-1-61 із завантаженням до 7 кг карбіду кальцію в обидві реторти. Принцип дії та схема генератора АНД-1-61 такі самі, що й генератора ГНВ-1,25.
У ряді випадків для зварювання і різання металів потрібно, щоб тиск ацетилену перед пальником бів більш високим, порядку 0,1-0,15 кГ/см². При роботі на підвищеному тиску легше регулювати зварювальне полум’я, пальник працює стійкіше, без різких вихлопів і зворотних ударів. Для цього ВНДІавтогенмашем розроблені конструкції ацетиленових генераторів середнього тиску: МГВ-0,8; ГВР-1,25М; ГВР-3; АСМ-1-66.