Выберите ваш филиал:
ул. Вольная, 28
+7 (495) 788-11-33
пн-пт 9:30-18:30
сб 10:00-17:00
ул. Енисейская, 1
+7 (495) 788-93-33
пн-пт 9:30-18:00
ул Складочная, 1, стр. 31
+7 (495) 788-07-80
пн-пт 9:30-18:00
МО, п. Трехгорка,
ул. Трехгорная, дом 12
+7 (495) 788-15-16
пн-пт 9:30-18:00
МО, Подольск, пр-т Юных
Ленинцев, д.70, стр. 3
+7 (495) 788-04-80
пн-пт 9:30-18:00
Люминесценция - процесс излучения света, происходящий в результате возбуждения частиц вещества ультрафиолетовым излучением [...]
ЗЕНОН - Рекламные Поставки
Справочная информация

Газовое оборудование стеклодувной мастерской.

Евгений Авдонин, Сергей Авдонин

Продолжая тему, начатую в предыдущих материалах[1][2], поговорим о газовом оборудовании стеклодувной мастерской. Статья адресована в первую очередь начинающим стеклодувам, но будет небезынтересна и опытным. В ней рассматриваются не только традиционные виды горелочного оборудования, распространенные в газосветных мастерских, но и ряд специфических устройств, существенно облегчающих труд стеклодува.

Широкое применение в газосветном производстве получили газовые горелки. Разумеется, сам по себе горючий газ сгорать не будет - нужен приток окислителя, т.е. кислород. Однако горелки на смеси "газ - кислород" используются очень редко. Почему? Причин несколько. Во-первых, кислород опасен - например, даже следы масла на стенках трубки, по которой он подается, могут принести к взрыву - столь энергично воздействует он на органические соединения. Во-вторых, кислород относительно дорог - естественно, в сравнении с обычным воздухом. И наконец (и это самое важное), высокая температура, создаваемая газокислородными горелками, в газосветном производстве чаше всего просто не нужна. Большинство стекол неоновых трубок относятся к платинитовой группе, и для их обработки вполне достаточно использования в горелках смеси углеводородного газа (природного или пропан-бутана) с воздухом.

Можно, таким образом, выделить две возможные схемы газоснабжения газосветной стеклодувной мастерской.

Первая, наиболее распространенная, показана на рис. 1. В этой схеме в качестве топлива сжиженный газ. Воздух к горелкам подается от центробежной воздуходувки.

По второй схеме (рис. 2) строится мастерская для обработки твердых стекол с высокой температурой размягчения. Здесь горелки снабжаются тем же сжиженным пропан-бутаном, но вместо сжатого воздуха применяется кислород. Однако некоторые типы горелок (в частности, типа "пушка") требуют дополнительного воздушного дутья, для чего используется воздуходувка.

Остановимся отдельно на воздухоснабжении. Самым неудобным источником сжатого воздуха для стеклодувной горелки является поршневой компрессор. Почему? Первая и самая важная причина в том, что компрессор подает сжатый воздух толчками, ритм которых совпадает с движением поршня. Чтобы сгладить течение воздушного потока приходится устанавливать воздушные резервуары - ресиверы, выполняющие функции аккумуляторов сжатого воздуха.

Вторая причина, вызывающая неудобство при работе с компрессором, - все виды этих машин работают с масляным уплотнением, т.е. микрозазоры между подвижными и неподвижными элементами заполняются маслом. Поэтому сжатый воздух, подаваемый компрессором, насыщен масляными парами, а порой и каплями. В стеклодувной горелке капельки масла будут сгорать, выделяя большое количество копоти.

Несколько удобнее в работе диафрагменные компрессоры. В последние годы они получают все больше распространения из-за относительной простоты конструкции и возможности подачи воздуха, не загрязненного маслом. О компрессорах винтовых умолчим - это весьма мощные машины, ориентированные на снабжение целых заводских цехов.

Чаше всего в мастерских используют местные источники сжатого воздуха - воздуходувки. Их устанавливают рядом с рабочим местом стеклодува.

Центробежная воздуходувка (фото 1) - это, по сути, диаметральный центробежный вентилятор. Отличается он от обычного вентилятора малыми зазорами между рабочим колесом и стенками "улитки" (рабочей камеры вентилятора), большим количеством лопаток рабочего колеса и схемой движения воздуха (у обычного центробежного вентилятора воздух всасывается из осевого канала и выбрасывается в радиальный канал). За счет этого при относительно небольшой мощности электродвигателя (0,2-0,5 кВт) удается получать хорошую производительность и вполне приемлемое давление для работы одной-двух горелок. Воздуходувка очень удобна тем, что в ней нет трущихся частей (кроме подшипников электродвигателя), подача воздуха равномерна, а производимый ею шум обычно слабее шума аналогичного компрессора.

Из-за своей простоты и высокой надежности центробежные воздуходувки широко используются в газосветных мастерских.

При эксплуатации воздуходувок следует соблюдать особую аккуратность при их разборке и сборке. Зазоры между рабочим колесом и стенками, о которых говорилось выше, невелики, поэтому очень легко посадить с перекосом, к примеру, колесо на вал или установить крышку "улитки". Иногда для устранения трения колеса о корпус достаточно поставить прокладку из тонкой бумаги или даже просто сильнее затянуть крепежные винты. Рабочие колеса и камеры центробежных воздуходувок при эксплуатации обслуживания не требуют, важно лишь обеспечивать подачу в них чистого воздуха (без крупных частиц ныли, песка и т.п.). Большинство воздуходувок имеет асинхронные электродвигатели, обслуживание которых сводится к нечастой замене смазки в подшипниках. Однако некоторые воздуходувки производства США оснащены коллекторными двигателями, и здесь нужно следить за состоянием щеток, при необходимости заменяя их, периодически чистить коллектор и, естественно, смазывать подшипники.

Воздушные компрессоры при работе создают шум, потому их целесообразно вынести из помещения стеклодувной мастерской. При этом нужно учитывать, что воздух, засасываемый воздуходувкой должен иметь температуру, близкую к температуре рабочего помещения мастерской. Если он будет слишком холодным, возможна конденсация влаги, капли которой будут попадать в пламя горелки и сбивать его, а иногда вызывать растрескивание стеклянных деталей. При удаленной установке воздуходувок следует предусматривать дистанционное управление их пуском. В крупной мастерской централизованное воздухоснабжение удобнее местного - и с точки зрения экономичности, и за счет снижения уровня шума в помещении.

Если стеклодувная мастерская невелика и, необходимо экономить средства, то можно обойтись без покупки воздуходувки и работать с небольшим компрессором.

Стеклодувные горелки

Фото 2. Горелки Daco - широкопламенная (в центре)
и встречного пламени (веерные) -
слева и справа.

В стеклодувном производстве используются следующие типы горелок:
широкопламенные (ленточные), предназначенные для нагревания значительных по протяженности участков трубок ((фото 2, в центре). Горелка представляет собой коробчатый корпус, в верхней поверхности которою имеется множество отверстий. Через эти отверстия газовоздушная смесь выходит из корпуса, сгорая вблизи поверхности и создавая длинную ленту пламени, высота которого может превышать 0,5 м (при нормальной работе значительно меньше). Для регулирования длины ленты пламени горелка оснащается шибером - подвижной заслонкой, передвигая которую, стеклодув может закрыть часть отверстий горелки. Манипулируя горелкой, таким образом, можно добиться достаточно локального нагрева стеклянной трубки на протяженном участке (обычно длина горелок редко превышает 30-35 см, т.к. более длинная была бы просто бесполезна при сгибании трубок вручную);

Фото 3. Ручная горелка для работы
на газовоздушной смеси
(Инженерный центр "Русский свет")
ручные (фото 3, рис. 3) - применяют при пайке трубок, выполнении сгибов и ряда других операций, а также для отпайки штенгеля после вакуумной обработки. Для упрощения и ускорения прогрева трубок применяют веерные горелки, состоящие из нескольких трубчатых, установленных под углом друг к другу. Ручные горелки могут иметь два или три крана и соответствующее количество газовых штуцеров - для горючего газа, кислорода и воздуха. Разновидность веерных - встречные горелки или горелки перекрещивающегося пламени (фото 2, слева и справа). Их применение - характерная особенность стеклодувной технологии, применяемой в США, поскольку в российской практике такие горелки применялись только на автоматических линиях. На встречных горелках даже не очень опытный стеклодув может быстро выполнять пайку трубок, некоторые изгибы, выдувание круглого дна и т.п. Однако получить красивый спай или изгиб на встречной горелке трудно. Для этого нужно равномерно вращать заготовки в пламени, удерживая их строго в центре пересечения факелов. Эта задача легко решается в автоматах, изготавливающих детали различных источников света, за счет установки заготовки на равномерно вращающийся вал, вокруг которого на траверсе располагаются горелки. Вручную же на встречной горелке можно успешно обрабатывать средние и крупные детали, размеры которых не дают разглядеть мелких огрехов работы стеклодува.

Встречные горелки позволяют достичь очень высокой производительности труда при массовой напайке электродных узлов, спаивании трубок, однако при "ювелирных" операциях с лампами небольших размеров и сложной формы они малопригодны - здесь уж ничем не заменить простую ручную горелку и "пушку".

Рис 3. Ручная горелка для работы
на газокислородной смеси

Слева - общий вид, справа - схема устройства
1 - корпус; 2 - пружина; 3 - винт; 4 - сопло (d= 0,8 мм);
5 - сопло (d = 1,5 мм); 6 - рукоятка

 

Встречные горелки бывают как ручными (обычно состоят из двух трубчатых горелок, расположенных одна напротив другой), так и настольными или штативными. В последних обычно предусматриваются одна или две группы из двух - четырех трубчатых горелок, которые находятся либо друг

против друга (см. фото 2), либо под тупым углом (такая конструкция удобна для некоторых операции). | Штативные или настольные горелки допускают регулировку по высоте, их рабочее положение выбирается стеклодувом так, чтобы обрабатываемую деталь 1 было удобно держать в пламени. Как правило, встречные горелки оснащаются внешним газосмесителем, соединяемым с горелкой при помощи шланга, хотя существуют модели со встроенным смесителем. Это не принципиально, но поскольку ручная встречная горелка обычно используется в качестве отпаечной, наличие встроенного газосмесителя предпочтительно - ведь значительно удобнее, когда вентили регулировки находятся под рукой, а не где-то в стороне;
горелка типа "пушка". Наличие "пушки" в мастерской, в принципе, необязательно. Она является специализированным инструментом для облегчения выполнения производственных задач. Имея трубчатую ручную и широкопламенную горелки, можно с успехом выполнять большинство стеклодувных операций. Горелка "пушка" позволяет получить очень мощное пламя, которое быстро нагревает как значительные, так и небольшие участки стекла. В горелку поступает сжатый воздух, который смешивается с кислородом. Обогащенный воздух смешивается с газом непосредственно перед сжиганием - у самого сопла. Для обработки кварцевого стекла применяют горелки, в которые подаются только кислород и горючий газ. "Пушка" обычно устанавливается
у стеклодува на столе и кренится к нему болтами или струбциной, хотя встречаются модели с массивной устойчивой подставкой. Пламя горелки направляется "от себя", при этом регулировочные вентили находятся непосредственно перед стеклодувом, за счет чего достигается оперативность их регулирования;

Рис. 4. Лабораторные газовые горелки: а, 6 - Бунзена; в - Теклю; г - Меккера
лабораторные. Вообще-то они (рис. 4) предназначены для нагревательных работ в химических лабораториях. Однако, как показывает практика, горелкой Теклю чрезвычайно удобно пользоваться как "пушкой" - для пайки, оттягивания держав, ремонта вакуумного оборудования и т.п. Важное ее преимущество - отсутствие потребности в сжатом воздухе. Горелка Теклю работает на принципе инжекции: горючая смесь готовится непосредственно все корпусе. Обычно в стеклодувной практике горелки Теклю почти не использовали, но они весьма удобны из-за простоты и компактности. Для веерных и широкопламенных горелок газовая смесь готовится в специальном газосмесителе, соединяемом с горелкой гибким шлангом. В ручных горелках и "пушках" смесь готовится непосредственно в корпусе горелки - они оснащены регулировочными кранами или вентилями.

 

Рис. 5. Структура пламени горелки:
1 - зона смешивания и нагревания;
2 - восстановительная зона;
3 - окислительная зона
Для ручной и широкопламенной горелок весьма полезны экономайзеры. Эти устройства позволяют при кратковременных перерывах в работе сохранять на горелке небольшое "дежурное" пламя. Так можно и сэкономить газ, и улучшить атмосферу в мастерской, что особенно важно летом, когда, несмотря на вентиляцию, жара от горелок часто становится нестерпимой. Экономайзер ручной горелки выполняется в виде подставки с крючком, при подвешивании на который горелка своей массой уменьшает подачу газа и отключает подачу воздуха. У широкопламенных горелок экономайзер обычно вообще отключает подачу смеси, а горит лишь небольшая горелка запальника. Такой экономайзер управляется педалью.

Для выполнения стеклодувных операций используется различная регулировка горелки - как по качественному составу смеси горючего газа с воздухом (или кислородом), так и по количеству смеси.

Обратим внимание на структуру пламени горелки (рис. 5). При обработке стекло следует располагать на границе окислительной зоны и зоны полного сгорания, где пламя имеет стабильно высокую температуру.

С помощью крапов газосмесителя можно изменять состав газовой смеси, подаваемой в горелку. При избытке кислорода температура пламени резко возрастает, восстановительная зона уменьшается. Такое пламя называют жестким, или горячим, оно практически несветящееся, бледно-голубого цвета. При недостатке кислорода образуется коптящее мягкое пламя с невысокой температурой, желтого цвета - из-за наличия в пламени частичек восстановленного углерода. Его применяют для отжига.

 При очень малом количестве кислорода в смеси мягкое пламя становится коптящим. Нормальное пламя должно быть синевато-фиолетового цвета с отчетливо выделяющимся голубовато-зеленым ядром. Именно такое пламя используется для обработки стекла.

Если факел горелки необходимо увеличить или уменьшить, то одновременно повышают подачу горючего газа и окислителя в горелку вначале подают горючий газ и зажигают, после чего плавно увеличивают подачу воздуха до получения нормального пламени. При гашении горелки вначале перекрывают подачу воздуха, затем газа, после чего горелка гаснет.

Газовое оборудование

Для транспортировки и хранения сжиженного газа применяются металлические баллоны. Чаше всего используют баллоны емкостью 40 или 50 л, однако для питания удаленных от обшей газовой магистрали маломощных горелок можно применять компактные баллоны емкостью 4-5 л. Эксплуатация баллонов требует внимания и аккуратности, поскольку от этого зависит безопасность работы.

Рис. 6. Схема устройства газового баллона (разрез):
1 - запорный вентиль; 2 - колпак;
3 - горловина;
4, 7 - верхнее и нижнее днища;
5 - внутренние установочные кольца {используются для приварки днищ);
6 - сварная цилиндрическая обечайка; 8 - опорный башмак.

Материал баллона - листовая сталь марки ст. 3 с толщиной стенки обечайки и днищ 3-4 мм. Рабочее давление - 16 атм. (при температуре воздуха 45 0С)
Устройство газового баллона показано на рис. 6. Пропан-бутан содержится в баллонах красного цвета с белой надписью "пропанбутан". Около вентиля на специальной табличке или непосредственно на стенке баллона клеймом указывают завод-изготовитель, тип баллона, его номинальную массу (в кг) и емкость (в л), рабочее и испытательное гидравлическое давление, а так же дату произведенного и следующего освидетельствования.

Баллоны проходят освидетельствование на предприятии, заполняющем их газом, поэтому при получении баллонов с газом следует обращать внимание на даты испытаний и исправность запорного вентиля.

Баллон категорически запрещается заполнять газом полностью. Степень заполнения баллона (85% объема) определяется по его массе. При эксплуатации нельзя также и вырабатывать газ полностью -в баллонах (кроме новых), передаваемых на заполнение. должно сохраняться небольшое остаточное давление. Визуально его наличие можно проверить по негромкому шипению газа при открывании вентиля. Вентиль баллона следует закрывать плотно, не используя для "дожатия" инструментов - исправный вентиль закрывается усилием руки. Баллон с неисправным вентилем отправляется на ремонт. При хранении и перевозке вентиль
на баллоне должен закрываться (а защитным колпаком, а его штуцер - резьбовой заглушкой. Перевозить баллоны следует в горизонтальном положении.

Если в вентиле баллона замерз газ, что часто случается зимой при перевозке или хранении его на сильном морозе, категорически запрещается использовать для разогрева огонь, электронагреватели и т.п. - это может привести к взрыву баллона. Лучше применять куски материи, намоченные горячей водой. Баллон, хранившийся на сильном морозе, лучше всего выдержать в умеренно теплом помещении 4-6 ч. чтобы он прогрелся, и лишь потом приступать к эксплуатации. Опыт показывает, что это самый безопасный способ размораживания газовых баллонов.

В стеклодувной мастерской следует предусматривать место для установки баллонов с газом. Устанавливать их в помещении запрещается, поэтому необходимо изготовить металлический шкаф наодин-два, а при необходимости и большее количество баллонов и установить его снаружи у стены здания. Общая емкость баллонов, устанавливаемых в шкафу, не должна превышать 600 л. Пример КОНСТРУКЦИИ установки показан на рис. 7. В помещении прокладывается газовая распредели тельная магистраль, выполняемая из стальных труб. В местах разбора газа на ней устанавливаются распределительные гребенки - группы кранов или вентилей с патрубками для подключения рукавов (шлангов) горелок. При большом расходе Газа желательно предусматривать его очистку от механических примесей, всегда присутствующих в баллонах, для чего в газовую магистраль врезают фильтр.

Газ в баллонах находится под высоким давлением (до 15 МПа, или 150 атм.), поэтому расходовать его непосредственно из баллона нельзя. Для снижения давления газа используют редукторы. Обычно на баллоны с пропан-бутаном устанавливают бытовые редукторы типа "Балтика", именуемые в обиходе за свою форму "лягушками". Эти приборы не имеют штуцера для подключения манометра, поэтому его установку нужно предусмотреть на трубопроводе низкого давления, подающем газ от баллона к горелкам. Более удобны, хотя и более дороги, редукторы промышленного назначения (красного цвета), имеющие манометр на стороне низкого давления. Для баллонов емкостью 1-5 л применяется специальный малогабаритный редуктор.

Есть и в газосветной мастерской используется кислород, то кислородные баллоны нужно располагать на удалении от баллонов с горючими газами.

На баллоны с кислородом устанавливают специальные кислородные редукторы, изготовленные из материалов, не вступающих в реакцию с кислородом. Такие редукторы можно отличить по синему цвету корпуса, надписи на шкалах манометров "Кислород - маслоопасно!" Кислородные редукторы следует применять только по прямому назначению; если редуктор использовался для других газов, ставить его на кислородный баллон уже нельзя - это грозит взрывом. То же относится к трубам ' шлангам, по которым подается кислород, к узлам горелок и газосмесителей - в них не должно быть даже следов масел.

Для контроля давления газов применяют манометры, а для сжатого воздуха также можно применять напоромеры (разновидность манометров для измерения малых давлений). При установке манометра на магистрали перед ним помещают специальный трехходовой кран - для проверки и отключении манометра во время его замены. Для присоединения шлангов горелок к штуцерам следует использовать резьбовые хомуты. В литературе по газовому оборудованию обычно говорится о допустимости проволочных хомутов, которые выполняются по определенным правилам, однако сегодня значительно проще купить добротный резьбовой хомут, который обеспечивает равномерный обжим шланга, не повреждая его.

Регулирование подачи газа производится с помощью запорной арматуры кранов и вентилей. В кранах запорным элементом, перекрывающим поток газа, служит шар или конус с отверстием, поворачиваемый мощью рукоятки. Шаровые краны, благодаря их высокой надежности относительной дешевизне, получили широкое распространение, Однако для плавной регулировки подачи газа применяют вентили.

Рис 7. Схема обвязки газобаллонной установки
на 2 баллона емкостью 40-50 л:

1 - баллон;
2 - вентиль;
3 - крепление регулятора давления к стенке шкафа;
4 - регулятор давления;
5 - трубка высокого давления;
6 - заглушка;
7 - расходная трубка низкого давления

Регулирование потока газа в них производится вращением маховика, перемещающего шпиндель запорного устройства. Как правило, вентили устанавливают на газосмесителях горелок, однако для простоты в горелках иногда применяют пробковые краны. Для тонкой регулировки используются игольчатые вентили, в которых запорный элемент представляет собой металлическую иглу или острый конус.

В качестве устройств безопасности, а также для дистанционного переключения подачи газа применяют электромагнитные клапаны, обычно конструктивно напоминающие вентили. В помещении мастерской необходим газоанализатор, который автоматически отключит подачу горючего газа с помощью управляемого им электромагнитного клапана при обнаружении утечки.

Для соединения баллонов с металлической газовой магистралью следует использовать специальные переходники из армированного резинового рукава (шланга) либо бытовые гибкие подводки, отдавая предпочтение герметичным сильфонным (гофрированным). Герметичность соединений можно проверять только путем обмыливания - нанесения на проверяемый участок густого мыльного раствора (при помощи губки или мягкой тряпки). Если стык или стенка негерметичны, утекающий в этой зоне газ будет выдувать мыльные пузыри.

Всегда нужно помнить об опасности работы с горючими газами, поэтому к монтажу и эксплуатации газового хозяйства мастерской следует относиться с особым вниманием.