Редуктор для кислородного баллона. Устройство и принцип работы

Кислород в баллоне, применяемый при газоацетиленовой сварке, находится под давлением 135…150 атмосфер, поэтому перед работой давление газа следует существенно снизить. Эту роль выполняет кислородный редуктор. Данное устройство не только редуцирует кислородный поток, но и обеспечивает постоянство показателей рабочего давления в ходе всего сварочного процесса.

Устройство и принцип работы кислородного редуктора

Прямое назначение редуктора – обеспечивать постоянное соотношение между входным давлением газа из баллона и выходным, рабочим, которое поступает на сварочную горелку.

Простейший кислородный редуктор состоит из следующих элементов:

1. Запорной пружины.
2. Впускного клапана.
3. Толкателя.
4. Мембраны.
5. Нажимного диска.
6. Нажимной пружины.

Впускной клапан является наиболее ответственным узлом кислородного редуктора. Он постоянно находится под влиянием двух усилий, действующих в противоположных направлениях. Одно из них создаётся исходным давлением кислорода, который находится в баллоне. Это давление стремится отжать запорную пружину вверх, и пропустить газовый поток к толкателю. Вместе с тем второе давление, от мембраны препятствует этому. В результате камера пониженного давления всегда поддерживается равновесие усилий, которые создаются запорной пружиной и мембраной, что обеспечивается настройкой редуктора. В принципе, устройство схоже с ацетиленовым редуктором.

Кислородный редуктор работает в следующей последовательности. При попытке поднять тарелку запорного клапана вверх сила, передаваемая на мембрану от нажимной пружины, стремится воспрепятствовать этому. Если рабочее давление кислорода уменьшить, то нажимная пружина начинает перемещаться вверх и перемещать в том же направлении мембрану. Толкатель преодолевает сопротивление запорной пружины и открывает входное отверстие для прохода газа, находящегося в кислородном баллоне. Расход кислорода соответственно увеличивается. И наоборот, при возрастании рабочего давления оно воздействует на толкатель, тот движется вниз, и производит перекрытие части входного отверстия. При правильно отрегулированном кислородном редукторе между этими двумя процессам постоянно поддерживается динамическое равенство.

Регулировка кислородного редуктора заключается в том, что силу натяжения нижней, нажимной пружины можно изменять. В большинстве случаев для этого используется винт с мелким шагом резьбы. Если этот винт вывёртывается, то натяжение пружины ослабевает, а рабочее давление кислорода снижается. При вворачивании винта давление увеличивается.

В комплект обычных редукторов, которые требуются для выполнения газосварочных работ входят два манометра. Один из них контролирует давление на входе в редуктор, а второй – давление после редуцирования.

Конструктивно кислородные редукторы производятся двух исполнений – прямого и обратного. В редукторах прямого давления исходный кислород, который поступает из баллона, стремится открыть клапан, а в редукторах обратного действия – закрыть его, прижав толкатель к седлу.

Зависимость давления кислорода в баллоне, который снабжён редуктором, изменяется по параболической зависимости: оно максимально в начальный период, а со временем понижается до уровня рабочего давления сварочного процесса (в таком случае редуктор фактически уже и не требуется). На практике редуктор обратного действия оказывается более работоспособным, поскольку может обеспечивать постоянство значений рабочего давления (независимо от исходного давления кислорода в баллоне) до полного опоражнивания баллона. В то же время кислородный редуктор прямого действия при полупустом баллоне рабочее давление понижает, поскольку нарушается соотношение сил, действующих на толкатель. Поэтому такие устройства нуждаются в постоянной регулировке сварщиком.

Виды и характеристики. Редуктор БКО 50-4 и БКО 50-5

По своим техническим параметрам редукторы для кислородного баллона подразделяются на две группы – рамповые и постовые. Рамповые редукторы отличаются повышенной пропускной способностью – от 100…120 м³/ч, а потому используются для питания группы сварочных постов, либо для сварочных работ с большими объёмами. Постовые редукторы – индивидуального назначения, они обеспечивают расход кислорода в количествах 5…25 м³/ч (меньшие значения соответствуют меньшим конечным давлениям газа).

Корпуса газовых редукторов внешне однотипны, поэтому при изготовлении их окрашивают в определённые цвета (для кислородных редукторов это голубой цвет).

ГОСТ 13861 предусматривает следующие исполнения кислородных редукторов:

1. Баллонные, типа БКО, БКД и БПО.
2. Сетевые, типа СКО, САО, СПО, СМО.
3. Универсальные (У).
4. Рамповые (РКЗ, РАД, РПД).
5. Центральные (ЦКЗ).

Основной технической характеристикой кислородного редуктора является его пропускная способность и значение рабочего давления газа в баллоне. Например, кислородный редуктор типа БКО 50-4 означает, что агрегат предназначен для подключения к баллону с кислородом, является одноступенчатым, и рассчитан для пропускной способности до 50 м³/ч при рабочем давлении газа 4 атмосферы. Соответственно, для кислородного редуктора БКО 50-5 допустимое значение рабочего давления составляет 5 атмосфер. Именно редукторы типа БКО чаще всего и применяются для индивидуальных постов газосварки.

Дополнительными эксплуатационными особенностями кислородных редукторов являются:

• Число ступеней редуцирования. Выпускаются одноступенчатые устройства, регулятором давления в которых выступает либо пружина, либо иной узел, и двухступенчатые, где регулирование давления происходит постепенно, при помощи промежуточных пневматических камер. Двухступенчатые редукторы обеспечивают более надёжную работу сварочного поста в условиях низких температур, более стабильны по своим характеристикам, но отличаются конструктивной сложностью и, следовательно, увеличенной ценой;
• Способ присоединения. Используется накидная гайка, а не хомут, поскольку взрывоопасность кислорода требует особых требований к герметичности;
• Климатическое исполнение. Требование к надёжности работы регулятора тока особенно возрастают, когда газосварка ведётся не только при низких температурах, но и с большими объёмами. При больших расходах давление кислорода быстро снижается, что сопровождается увеличением объёма газа, остающегося в баллоне. Этот физический процесс ускоряет охлаждение газа и редуктора, в результате устройство может потерять работоспособность.

Принципиальными отличиями двухступенчатого кислородного редуктора являются редуцирующий клапан повышенной точности и двухслойная мембрана увеличенной площади, которая изготавливается из высокопрочных синтетических каучуков. Такой материал нечувствителен к изменению внешней температуры, благодаря чему мембрана сохраняет свою работоспособность при отрицательных температурах и давлениях газа до 150…200 атмосфер.

Правила безопасной эксплуатации

Учитывая взрыво- и пожароопасность кислорода, такие изделия согласно нормам ГОСТ 12.2.008-75 должны периодически подвергаться тщательному регламентному обслуживанию. Применительно к кислородным редукторам типа БКО 50-4 и БКО 50-5 правила обслуживания включают в себя:

1. Проверку хода регулирующего винта/маховика от одного крайнего положения в другое: оно должно выполняться плавно, и без заеданий.
2. Присоединительные элементы не должны иметь внешних механических повреждений – трещин, царапин, а также быть очищенными от масел, жиров и загрязнений.
3. Переодическая проверка манометров не должна быть реже одного раза в год. Критерием необходимости в проверке считается повышенная инерционность стрелки прибора.
4. В качестве уплотняющих элементов – прокладок, ниппелей и пр. – не могут использоваться детали, не соответствующие условиям эксплуатации кислородных редукторов.

5. Перед каждым применением проверяется (по манометру) герметичность соединений, утечка кислорода из баллона недопустима.
6. При присоединённом к редуктору баллоне с кислородом запрещается выполнять какую-либо регулировку.
7. Согласно правилам охраны труда между редуктором для кислородного баллона и остальной газосварочной аппаратурой стоит предусматривать монтаж предохранительных устройств, в том числе и для гашения пламени. Это могут быть обратные клапаны, рассчитанные на давление в баллоне, а также предохранительные затворы.

Цена на кислородный редуктор определяется его конструкцией и эксплуатационными возможностями. Для одноступенчатых редукторов цена колеблется в пределах 1800…2000 руб. (БКО 50-4) и 1100…1200 руб. (БКО 50-5). Двухступенчатые устройства (например, БКД-25 или Multi-Stage RG S2 O2 чешского производства) стоят значительно дороже — 11000…12000 руб.