恒壓加液裝置的設計

徐彥芹 卞歡 杜勝武 曹淵 李澤全

[摘 要]常規加液裝置混合罐中不能保持恒定氣壓并且需要頻繁加液。針對此問題設計了一種恒壓加液裝置，裝置由氣液混合罐、儲液罐、加液管和穩壓管組成。與現有技術相比，本裝置可維持混合罐中的大氣壓恒定，儲液罐自動向混合罐中加液。本設計結構設計合理、簡單，均為實際生活常見儀器，易于操作，使用安全可靠。

[關鍵詞]恒壓 自動 添加裝置

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）08-0166-02

天然氣是目前最好的燃燒原料，天然氣的沸點較低（-157℃），90%成分是CH4，含有部分C2H6、C3H8、C4H10等烷類和少量CO2、H2S、N2、H2等非烷類組分，無氣化問題，環境溫度對其影響較小，無色無味，毒性極小，價格低廉。天然氣在空氣中燃燒溫度為1900℃，在O2中燃燒溫度可達約2500℃，燃燒值不高，限制了其應用領域。天然氣主要應用于民用燃料，以及工業上工廠采暖，生產用鍋爐和熱電廠燃氣輪機鍋爐等方面。

近年來，天然氣替代乙炔氣應用于工業金屬切割氣和高燃點燃燒氣成為研究熱點。將添加劑按一定比例將其加入天然氣中，會與天然氣自然溶合，能夠改變天然氣在燃燒狀態下的火焰頻率，大大提高天然氣的燃燒溫度，同時能夠微化天然氣釋放出更多的熱能，可使天然氣在O2中的燃燒溫度提高到3300℃，節約能耗30%以上，符合金屬切割、打孔、烘烤等加工要求。[1] [2] [3] [4]利用管道天然氣應用于工業金屬切割氣和高燃點燃燒氣替代乙炔已成為事實，它較丙烯、丙烷、液化氣等配制的新型工業燃氣更安全、環保、經濟，對國家節能是一種較大的貢獻。它可以廣泛應用于鑄造企業的切割焊接，煤礦機械設備生產，鋼結構生產企業和船舶修造行業等多種領域。[5] [6] [7] [8] [9] [10]

但目前使用的天然氣氣液混合裝置簡單，不能保證焊接天然氣的氣壓穩定，不但影響焊接效果，造成添加劑添加量波動，火焰溫度波動，影響作業質量，同時也浪費了大量的添加液。[11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18]以重慶某玻璃器皿加工廠為例，將添加劑混合天然氣作為玻璃燃燒氣體，可以節約氣體成本約40%，經濟價值非常可觀，然而在使用過程中發現，雖然火焰溫度達到要求，但由于氣液混合添加裝置內部壓力不穩定，導致火焰大小不穩定，最后制備出的玻璃器皿質量不能保證。以重慶某鋼結構生產企業為例，將添加劑混合天然氣作為工業金屬切割氣，同樣火焰溫度達到要求，但由于氣液混合添加裝置內部壓力不穩定，最后導致切割師傅有時“一刀切割”，有時需要“兩刀切割”，導致工件的規整性不整齊。

針對以上問題，本裝置克服了現有技術的不足，設計出一種簡易的恒壓自動加液裝置，不僅節約焊接添加液，而且保持焊接天然氣氣壓穩定，結構簡單，使用非常方便。

一、裝置概述

本裝置是一種恒壓自動加液裝置，主要由控制閥門、穩壓管、加液管、液體測量儀表、儲液罐、氣液混合罐和支架組成。混合罐頂部設置有出氣控制閥和過濾液體裝置，上部一側設置有進氣控制閥，中部有兩個接口與儲液罐上下兩側的直通接口連接，下部設置一進氣管道。儲液罐上側設置有加液管，旁側設置有液體測量儀表。

二、裝置結構及使用

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圖1 裝置結構示意圖

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圖2 混合罐過濾部分剖面圖

如圖1、圖2所示，恒壓自動加液裝置可用于工業焊接、切割等生產作業中液體添加劑的添加。在圖1中，1為出氣控制閥，2為法蘭端蓋，3為進氣控制閥，4為進氣控制閥，5為混合罐，6為穩壓管，7為加液管，8為儲液罐，9為加液口，10為端蓋，11為液體計量表，12為支架，13為支架，14為直通接口，15為直通接口，16為直通接口，17為直通接口；在圖2中，1為法蘭端蓋，2為混合罐，3為濾液網。

混合罐5的頂部由法蘭端蓋2密封，混合罐5和法蘭端蓋12之間有密封圈，可以保證混合罐5的氣密性良好。混合罐上部一側設置有進氣控制閥3，可調節混合罐5中的氣壓以及氣液混合程度，混合罐5下部一側設置有導管連接進氣控制閥4，天然氣主要通過進氣控制閥4進入混合罐5，與其內部的焊接添加液充分混合，并由出氣控制閥1連接導管至液焊接槍。

儲液罐8一側設置有液體計量表11，用以計量和觀察儲液罐8內的焊接添加液的體積。儲液罐8上下兩側分別設置有直通接口15和直通接口16。下側直通接口16通過加液管7與混合罐5中部一側直通接口17連接，便于儲液罐8自動向混合罐5加焊接添加液。此外，由于儲液罐8直徑較大，可以實現維持混合罐5中的氣壓穩定。儲液罐8上側的直通接口15通過穩壓管6與混合罐5中部一側的直通接口14連接，用以維持混合罐5和儲液罐8內氣壓一致。儲液罐8上側設置有加液管9，焊接添加液由加液管9加入儲液罐8。

法蘭端蓋1與混合罐2密封連接，法蘭端蓋上裝有濾液網3。濾液網3可過濾掉天然氣中過多的焊接添加劑，回收利用，可節約焊接添加劑，避免浪費，大大降低了生產成本。

三、結論

過去天然氣焊接切割行業受到天然氣火焰溫度的消極影響，導致該工藝發展受到抑制，隨著天然氣液體添加劑的加入，該工藝發展情況得到一定改善。但由于添加劑添加裝置效果不佳，造成了添加劑的大量浪費以及天然氣火焰溫度的波動，從而使工藝成本增加，產品質量下降，大大阻礙了天然氣切割工藝的發展。

本裝置的成功設計對天然氣在工業燃氣和焊接切割行業的應用具有積極的促進意義，對作業過程中的安全性有了進一步提升，大幅度地降低了焊接成本和安全成本，大大提高了工件的質量。與現有技術相比，本裝置的優點是通過添加天然氣添加液，節約焊接添加液使用量，同時天然氣的氣壓穩定，價格低廉，投資小，結構合理、簡單，易于生產，操作方法簡單，方便使用。

[ 參 考 文 獻 ]

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[責任編輯：鐘 嵐]