SU1181331A1 - Установка дл детонационного напылени - Google Patents

Abstract

i. УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕТОНАЦИОННОГО НАПЫЛЕНИЯ, содержаща  ствол, порошковый дозатор, источники газопитани , смеситель газов, газовые магистрали дл  ввода ацетилена, кислорода и азота, кажда  из которых снабжена редуктором, вентил ми, ротаметром и нормально закрытым электромагнитным клапаном, размещенным перед смесителем, газов, систему зажигани  и систему управлени  с датчиком взрыва , о т л и ч а ю щ а  с   тем, что, с целью автоматизации управлени  газопитанием и повышени  безопасности и (Надежности работы, она снабжена дополнительными нормально закрытыми.. электромагнитными клапанами и датчиками давлени  сред, причем в магистрал х ацетилена и кислорода установлены датчики давлени ,и по меньшей мере один дополнительный нормально закрытый электромагнитный клапан, размещенный после источника газопитаниЯ до ввода магистрали в производственное помещение , в котором смонтирована установка , при этом один из датчиков давлени  размещен на магистрали ацетилена между редуктором .и смесителем газов и выполнен в виде мановакуумметра, причем датчики давлени ,и датчик взрыва св заны через систему управлени  с основными и дополнительными клапанами магистралей ацетилена и кислороО ) да...... 2. Установка по п.1, о т л и ч а ющ а   с   тем, что в магистрали азота установлено два св занных с системой управлени  электромагнитных нормально закрытых клапана, один из KOTopbix размещен на трубопроводе, соедин ющем магистрали азота и ацетиленанепосредственно после дополнительного ; электромагнитного клапана ацетилена оо до ввода магистрали в производственное помещение, а другой - на трубопроводе, со со соедин ющем магистрали азота и ацетилена между основным электромагнитным клапаном ацетилена и смесителем газов.

Description

Изобретение относитс  к технике повышени  износостойкости деталей машин и может быть использовано в машиностроении.

Целью изобретени   вл етс  автоматизаци  управлени  газопитанием и повышение безопасности и надежности работы. В описываемой установке обеспечена автоматическа  отсечка подачи ацетилена и кислорода до ввода магистралей в цех при авари х и утечках в цеховых магистрал х; обеспечено значительное повышени надежности и безопасности детонационного напылительного оборудовани  путем последовательной установки в магистрал х ацетилена и кислорода н |Менее двух отсечных клапанов в кажд при одновременном срабатывании этих клапанов от датчиков; обеспечена возможность полуавтом тической и автоматической продувки детонационного оборудовани  и бокса прИ аварийных ситуаци х; обеспечена возможность полуавтом тической оперативной продувки ацети леновой магистрали азотом в конце смены; . облегчен и упрощен труд оператор ввиду высокого уровн  автоматизации управлени  системой газопитани  на различных режимах, в том числе при срывах процесса; обеспечена возможность оперативной полуавтоматической проверки исправности смесител  газов, что по вышает безопасность устройства в целом;. обеспечена больша  стабильность поддержани  технологических давлений и расходов сред за счет применени  двойного редуцировани . На чертеже показана, принципиальн схема предлагаемой установки (пунктирными лини ми обозначены электрич кие св зи, командные сигналы от дат чиков и управл ющие сигналы), Установка содержит источники газ питани : баллоны 1 , 2 и 3 дл  подач , азота и кислорода и соот ветственно магистрали 4, 5 и 6 дл  ввода ацетилена, азота, кислорода. Газовые, баллоны объединены в рампы размещены вне производственного пом щени  у наружной стены 7 здани . Кажда  магистраль снабжена вентил . ми 8 и редукторами 9 , Коллектор ацетиленовой рампы име разгрузочный вентиль 10 и соединен ,с азотной магистралью 5 посредством трубопровода 11 с вентилем продувки 12 и обратным клапаном 13. Непосредственно перед местами ввода в производственное помещение Магистралей ацетилена и кислорода на них установлены отсечные (нормально закрытые) электромагнитные клапаны 14 и 15 ацетилена и кислорода. Азотна  магистраль 5 имеет отводной трубопровод 16, посредством которого она соедин етс  с магистралью ацетилена сразу после клапана 14. На трубопроводе 16 расположены вентиль 17, электромагнитный клапан 18 (нормально закрытый) и обратный клапан 19. После ввода в цех через стену 7 магистралей ацетилена, азота, кислорода на них расположены входные цеховые магистральные вентили 20. На магистрали ацетилена после ацетиленового вентил  20 размещен датчик 21 давлени  с электрическим сигналом, например электроконтактный манометр. Датчик 21 имеет возможность формировани  сигналов при достижении максимального и минимального уровней давлени . Аналогичный датчик может быть установлен на кислородном трубопроводе. Далее на всех коммуникаци х установлены сетевые редукторы 22, регулирующие вентили 23 и показывающие (стекл нные) ротаметры 24. После ротаметров 24 в ацетиленовой и кислородной магистрал х вновь установлены датчики 25 и 26 давлени  с электрической обратной св зью, причем ацетиленовый датчик 25 представл в ет собой мановакуумметр. В азотной магистрали установлен мановакуумметр или манометр 27 (показывающий). После датчиков 25, 26, 27 в каждой из .магистралей установлены нормально закрытые отсечные электромагнитные клапаны 28, 29 ацетилена, кислорода и клапан 30, стабилизирующий продувки азотом. Электромагнитный клапан 28 ацетилена (и ацетиленопровод в целом) защищен блоком сухих затворов 31, а клапаны кислорода 29 и азота 30 обратными клапанами 32. Затем все магистрали сход тс  и присоедин ютс  к смесителю газов 33, который через форкамеру зажигани  со свечой зажигани  34 соедин етс  со стволом 35, снабженным дозатором порошка 36. В данном случае смеситель газов 33 - инжекционного типа, по-добный . газосварючной горелке. От магистрали азота на участке между вентилем 20 и сетевым редуктор 22 ответвл етс  трубопровод 37, соед н ющийс  с магистралью ацетилена пос отсечного клапана 28, ,но перед сухим затвором 31, На трубопроводе 37 расположёны нормально закрытый электромагнитный клапан 38 и обратный клапан 39. Клапаны 28,29,30 и 38 расположены в непосредственной близ ости от детонацио ного напьтительного оборудовани  (т.е. ствола 35 со смесителем газов 33). .; . ., V , . „ ,. ,;.. В боксе напылени , где обычНо помещают детонационное напылительное оборудованиеj расположены также акустический датчик взрыва 40 и датчи сигнализатор 41 взрывоопасных концен траций ацетилена. Датчики имеют элек рические выходные Ьигналц; Датчики давлени  21,25 и 26, дат чик взрыва 40, сигнализатор 41 посре ством электрических цепей соедийены. с электро1нной системой управлени  42 Выходы системы управлени  св заны посредством электрических цепей со .всеми электромагнитными клапанами , (поз. 14,. 15, 18, 28, 29, 30, 38) и свечой зажигани  34. Система управлени  (пульт) помеще вне бокса напьшени .. Установка подготавливаетс  к эксплуатации следующим образом. : Перед началом напьтительных работ при закрытых вентил х 10:и 12 открывают баллонные вентили и рамповые вентили В баллонов ацетилена, азота, кислорода и посредством рамповЫх редукторов 9 устанавливают необходимые магистральные давлени  сред. Вентиль 17 открывают. Затем открывают цеховы магистральные вентили 20. Далее при помощи системы управлени  42 формируетс  режим Проверка инжекции смесител  газов. В этом режиме блокировки по давлению от дат чиков 21, 25 и 26 не задействуйтс .. Одновременно открьшаютс  электромагнитные клапаны кислорода 18, 29 и ацетиленовый электромагнитный клапан 28, а ацетиленовый клапан 14 остаетс  закрытым. Зажигание в этом режиме не задействуетс . Кислород из баллона 3 через рамповый вентиль 8 рамповый кислородный редуктор 9, электромагнитньй клапан 15, вентиль 20, сетевой кислородный редуктор 22, 1 16 открытый полностью регулирующий вентиль 23, ротаметр 24, второй кислородный электромагнитный клапан 29, кислородньп обратный клапан 32 поступает в смеситель газов 23, а иэ него - в ствол. Оператор производит подрегулированне давлени  кислорода кислородным редуктором 22 до технологического значени , свер  сь с показани ми манометра 27, и регулирует расход кислородным вентилем 23 по показани м:. кислородного ротаметра 24. Поскольку кислород  вл етс  инжектирующей средой в ацетиленовой магистрали на участке от закрытого клапана 14 создаетс  разрежение (при исправном С1 есителе 33 - от 0,4 до 0,5 кгс/смЪ vкоторое фиксируетс  датчиком 25 давлени . Если разрежение находитс  в допустимых пределах, смеситель газов исправен и готов к Напылительным работам . Работы при отсутствии разрежени  или недостаточной инжекции не допускаютс  по texHHKe безопасности. Режим Проверка инжекции прекращаетс  автоматически (через 6-10 с), клапаны 15, 29, 28 закрываютс . Затем оператор формирует в системе управлени  42 режим Заполнение ацетиленовой магистрали. Необходимость этого режима обусловлена тем, что в промыш: ленных услови х длина газопроводов может быть значительной. В этом режиме открываетс  клапан 14 в ацетиленовой магистрали, клапан 28 остаетс  закрытым.. Поскольку при предществующем режиме (Проверка инжекции ) достигаетс  разрежение в ацетиленовой магистрали, ацетилен от баллона 1 через рамповый ацетиленовый вентиль 8, рамповьй редуктор 9, электромагнитный клапан 14, цеховой ацетиленовый вентиль 20, сетевой редутстор 22, регулирующий вентиль 23 ( открытьй перед проведением режима), ротаметр 24 заполн ет ацетиленовую магистраль вплоть до закрытого электромагнитного клапана 28. Оператор производит подрегулирование технологического значени  давлени  ацетилена, свер  сь с показани ми датчика 25 давлени . Затем регулирующий вентиль 23 ацетилена закрываетс . В этом режиме свеча зажигани  34 ; не действует. Режим Заполнение прекращаетс  автоматически (через 3-5 с), клапан 14 закрываетс .

Посла режима Заполнение подготовительные работы заканчиваютс , установка готова к напылительным работам .

Установка работает следующим образом . . - . . ,

Оператор формирует в системе управ--|0 ленн  42 режим Напыление. При этом задействуютс  электрические цепи от датчиков 2, 26 давлени  (электроконтактных манометров и мановакуум метра ).

Если давлени  сред наход тс  в технологическом диапазоне, то после нажати  кнопки Пуск в системе управлени  42 рднов земенно открываютс  парные магистральные отсечные клапаны jg 14, 28 (ацетилен) и 15, 29 (кислород). Эти клапаны остаютс  открйтьвдн в те-. чение всего времени напылени , подача ацетилена и кислорода происходит непреръшно с производительностью, оп- 25 редел емой параметрами смесител  газов,33. .Производительность смесител  определ етс  длиной ствола 35 и согласована с частотой .зажигани . :

Оператор открьшает вентиль 23 ЗО регулировани  расхода ацетилена в аце- тиленовой магистрали-, свер  сь с показани ми ацетиленовогоротаметра 24. Ацетилен .и кислород из баллонов 1 и 3 через вентили 8,-рамповые редук-. торы 9, электромагнитные клапаны , 14 и 15, цеховые вентили 20j сетевые редукторы-. 22 в магистрал х ацетилена и кислорода, регулирующие вентили 23, ротаметры 24, электромагнитные клапаныдд 28 и 29, блок сухих затворов 31 в ацетиленовой магистрали и обратный клапан 32 вмагистрали кислорода поступают в смеситель разов 33.

.Азот от баллона 2 через вентгшь 8, рамповый редуктор 9, вентиль 20, сетевой редуктор 22, вентиль 23, рота- метр 24 заполн ет азотную магистраль до электромагнитного клапана 30 и по ответвлению 37 достигает клапана . „ 38.

Через согласованный с производительностью смесител  промежуток времени система управлени  42 формирует команду на открытие электромагнитного клапана 30 в азотной магистрали. Клапан 30 открываетс , микродоза азота с давлением , значительно превышающим давление ацетилена, поступает в смеситель 33, прерыва  инжекцию ацетилена , и создает азотную пробку, котора  способствует предотвращению проникновени  горени  в смеситель при последующем зажигании (стабилизирует работу смесител  газов, снижа  веро тность обратного удара).

Через заданный системой управлени  42 интервал времени ( 0,04-0,08 с) следует зажигание от системы зажигани  и свечи зажигани  34.

К этому времени газова  смесь заполн ет полость ствола 35, и дозатор порошка 36 подает дозу напьш емого порошка в смесь.

В стволе 3.5 развиваетс  детонаци  порошок нагреваетс  до оплавлени , разгон етс  продуктами детонации и, вылета  из ствола, образует покрытие на подготовленной заранее поверхности детали.

Детонаци  сопровождаетс  мощным звуком, который фиксируетс  датчиком взрьша 40. Наличие звука очередного выстрела  вл етс  признаком нормальной работы детонационного напылительного оборудовани .

Датчик взрыва.40 формирует сигнал в систему управлени  42, котора , в свою очередь, выдает команду на выключение клапана 30 импульсной продувки азотом. Клапан 30 закрываетс , подача азота в смеситель прекращаетс  а клапаны газопитани  14, 28, 15, 29 поддерживаютс  системой управлени  в открытом состо нии .

Таким образом, совершаетс  единичньй цикл работы установки.

Регулирование давлени  азота сетевым редуктором 22 по показани м манометра 27 и расхода азота вентилем 23 по ротаметру,24, а .также более тонкое подрегулирование ацетилена осуществл етс  оператором при первых нескольких выстрелах в рабочем режиме . .

В том случае, если очередной выстрел не последовал (что  вл етс  свидетельством отказа свечи зажигани  слишком бедной смеси или проникновени  обратного удара в смеситель и т.д.) датчик взрыва 40 не реагирует и происходит следующее:

Клапаны газопитани  14, 28, 15,

29закрываютс  одновременно по сигнал от системы управлени  42,

клапан импульсной продувки азотом

30остаетс  открытым в течение некоторого-промежутка времени (5-8 с) дл  гашени  возможного горени  в смесителе, а затем закрьюаетс  автом тически по команде от системь управлени  42.. Система управлени  квалифицирует любое нарушение заданного интервала звуковыми импульсами более 50% как отсутствие очередного выстрела (заданный интервАп между звуковыми импульсами. 0,5 с: если очередной выстрел не последовал через 0,75 с :от предшествующего нормального то клапаны разопитани  выключаютс  и следует поЯсарна  продувка). Следует отметить, что при  влении обратного удара давление в ацетилено вой магистрали резко повышаетс , что фиксируетс , датчиком давлени  25 (стрелка мановакуунМетра достигает/; УРОВНЯ; максимальной уставки). Датчик 25 формирует сигнал в систему управлени  42, котора , в свою очередь, отдает команду на одновременное выкл чение клапанов газопйтанй  14, 28, 1 29 и свечи зажигани  34, Таким образом, достигаетс  страхо ка от аварии в случае отказа датчика взрыва 40 и, кроме того, становитс  невозможным повторный запуск установ ки пока горение в;смесителе не прекратитс  (т.е. пока давление в адети леновой магистрали не вернетс  в .допустимый интервал). При возникновении серьезных по-; ломок, например отказе системы венти л ции, разрыве коммуникаций, ацетилен в боксе/напылени , оператор может; осуществить мощную аварийную продувку смесител , ствола аз.отом повышенного давлени  ( кгс/см) и заполнить бокс азотом. Дл  этого оператор нажимает кнопку Авари  в системе управлени  42 По этой команде все клапаны газопйтани  (позi14, 28, 15, 29) немедленно и одновременно закрываютс , но открываетс  электромагнитный клапан 38 аварийной продув ки и зажигаемс  лампа Авари . Азот через обратный клапан 39 поступает в ацетиленовую магистраль (за клапаном 28), продувает блок сухих затворов 31, смеситель, ствол и поступает в бокс. Режим автоматически прекращаетс  через 10 с, но при необходимости мож быть повторен любое число раз в пределах запаса-азота. Если в боксе по каким- -либо причинам образовалась взрывоопасна  концентраци  ацетилена (более 2% по объему), датчик 41 формирует команду в систему управлени  42, и тогда автоматически происходит аварийна  продувка бокса азотом и.зажигаетс  красный сигнал Авари , как это было описано вьпие. Блок сухих затворов 31 и обратные клапаны 32, 39 служат дл  защиты соответствующих коммуникаций и электромагнитных клапанов.В промьщшенных услови х, как npa-j вило, не разрешаетс  оставл ть ацети- ленопровод заполненным рабочейсредой на длительное врем , если процесс св занный с технологи-ческим. выдел.ением открытого огн  не ведетс , напри . Mepj при двухсменной работе газопламенных устройств ацетйленопровод не разрешаетс  оставл ть заполненным на ночь, . . ; ,. . , : .. - ( Данна  установка позвол ет ocyniecTвить автоматически оперативную продувку всего цехового ацетиЛенопровода. По Окончании напьшител ных работ опе ратор формирует в системе управлени  42 режим ПрОдувка ацетиленовой маги страли и нажимает кнопку Пуск. По этому сигналу одновременно открываетс  ацетиленовьй клапа1Н.28 и: электромагнитный клапан 18, в то врем  как ацетиленовый .электромагнитный клапан 14, расположенный вне цеха, остаетс  закрытьц4. Азот по ответвлению 16 от главной магистрали через вентиль 17, электромагнитный -клапан 18 и обратный клапан 19 поступает в ацетилеиовую, магистраль непосредственно после клапана 14 вне цеха и вытесн ет ацетилен из ацетиленопровода через смеси. тель 33 в ствол 34. В этом режиме . с цельм безопасности действует и све ча зажигани  34, котора  сжигает ацетилен в стволе, пока зажигание его возможно. Режим автоматически прекращаетс  через 6-10 с., Удаление азота из ацетиленопровода достигаетс  автоматически при подготовке устройства к работе в режиме Проверка инжекции, который описан выше, . . В данном устройстве обеспечиваетс  также безопасность газовых комму каций f что в промышленных услови х имеет большое значение, в особенности дл  ацетиленопровода. При значительной разгерметизации цехового ацетиленопровода или его разрыве (вследствие механических повреждений и других возможных причин давление в нем резко падает. Датчик давлени  21, установленный на цеховой магистрали между клапаном 14 и сетевым редуктором 22, регистрирует падение давлени  ниже минимально уставки (дл  электроконтактного мано етра ) и через систему управлени  42 формирует команду на немедленное одновременное выключение клапа 1ов газопитани  14, 28 (а также 15, 29). Поскольку клапан 14 установлен вне цеха в пространство производственного помещени  может поступить лишь не значительное количество ацетилена, ограниченное объемом цехового ацетиленопровода (например, при внутреннем диаметре ацетиленопрово-да 10 мм и длине 200 м количество возможного выделени  ацетилена составит 0,016 м 16 дмО. Если бы клапан 14, установленньм вне цеха, отсутствовал (как в устрой стве, послужившем прототипом), то количество возмозкного поступлени  ацетилена в цех зависело бы от р да субъективных .факторов - своевременно сти обнаружени  аварии, расположени  рампы, оперативности обслуживающего персонала и т.п. Б этом случае было бы возможно прекращение подачи ацетил лена в цех вручную, при помощи рампового вентил  8, Очевидно, что врем , в течение .которого происходило бы истечение ацетилена в цех, было бы значительно больше , Если в цехе, где проложена, магистраль кислорода, примен ютс  масла и им подобные веще.ства, то не менее опасно и повреждение этой магистрали Падение давлени  в магистрали кислоро да фиксируетс  датчиком давлени  26, св занным электрически с системой управлени  42, котора  и в этом случае немедленно отсекает подачу раза в цех, выключа  клапаны 15, 29 (14, 28). Следует иметь в виду, что даже при отказе датчиков давлени  21, 26 . оперативность прекращени  газопитани при аварии в коммуникаци х гарантируетс . Этосв зано с тем, что, например , разрыв ацетиленопровода или образование больших утечек в нем почти немедленно приведет к срыву зажигани , ввиду обеднени  смеси В этом случае очередной выстрел не последует, не среагирует датчик взрыва 40, а следовательно, клапаны 14, 28, 15 и 29 одновременно выключаютс , т.е. будет достигнут тот же эффект. В данной установке предусмотрена также возможность продувки коллектора ацетиленовой рампы после окончани  работ. Дл  этого оператор закрывает ацетиленовьш рамповый вентиль 8, открывает вентили 12 и 10, закрывает все вентили на баллонах ацетилена. Азот по трубопроводу 11, через вентиль 12 и обратный клапан 13 вытесн ет ацетилен из коллектора через выпускной вентиль 10 в окружающее пространство выше конька крыши. Необходимо особо подчеркнуть следующее обсто тельство. Наличие парных магистральных клапанов газопитани  в магистрал х ацетилена (14, 28) и кислорода (15,29), состо ние которых при напылительных работах всегда идентично имеет принципиальное значение с точки зрени  надежности установки в целом. Непрерывна  подача газов при инжекционном способе смешени  позвол ет использовать ацетилен с давлением меньще 0,02 МПа, что существенно снижает опасность его использовани . Однако при непрерывной подаче газов надежность самого смесител  практически полностью определ етс  безотказностью срабатывани  отсечного ацетиленового клапана при срывах в работе установки. Надежность же клапана даже при условии его защиты сухими затворами недостаточна при длительной работе в услови х массового промышленного производства. При зависании подвижного элемента клапан.а в открытом его положении при формально выполненной команде на закрытие начавшеес  горение в смесителе может продолжатьс  к .течение времени, достаточного дл  выхода смесител  и сухих затворов из стро . При использовании двух и более . последовательно установленных клапанов у срабатывающих одновременно, этого произойти практически не может. - , 4 I r---r --r aspjM O J J T-i-T- I V-S -ii H 1 Г JJ. й / l. 3S 20 I J жжш Lr:® ( O) (O) (O) (01(0

Claims (2)

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕТОНАЦИОННОГО НАПЫЛЕНИЯ, содержащая ствол, порошковый дозатор, источники газопитания, смеситель газов, газовые магистрали для ввода ацетилена, кислорода и азота, каждая из которых снабжена редуктором, вентилями, ротаметром и нормально закрытым электромагнитным клапаном, размещенным перед смесителем газов, систему зажигания и систему управления с датчиком взрыва, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью автоматизации управления газопитанием и повышения безопасности и надежности работы, она снабжена дополнительными нормально закрытыми.· электромагнитными клапанами и датчиками давления сред, причем в магистралях ацетилена и кислорода установлены датчики давления,и по меньшей мере один дополнительный нормально закрытый электромагнитный клапан, размещенный после источника газопитания до ввода магистрали в производственное помещение, в котором смонтирована установка, при этом один из' датчиков давления размещен на магистрали ацетилена между редуктором .и смесителем газов и выполнен в виде мановакуумметра, причем датчики давления, и датчик взры ва связаны через систему управления с основными и дополнительными клапанами магистралей ацетилена и кислорода·

2. Установка по π.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что в магистрали азота установлено два связанных с системой управления электромагнитных нормально закрытых клапана, один из которых размещен на трубопроводе, со- ’ единяющем магистрали азота и ацетилена’ непосредственно после дополнительного ; электромагнитного клапана ацетилена до ввода магистрали в производственное помещение, а другой - на трубопроводе, соединяющем магистрали азота и ацетилена между основным электромагнитным клапаном ацетилена й смесителем газов.

1181331 А1