專利名稱：穩(wěn)壓乙炔發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及乙炔發(fā)生器結(jié)構(gòu)的改進及其穩(wěn)壓裝置的創(chuàng)新設(shè)計。
現(xiàn)用市售乙炔發(fā)生器一般為圓桶形外殼，其中裝水，插入其中(但未及底)的筒形內(nèi)膽將其中水面分隔成膽內(nèi)、膽外兩部分，筒形內(nèi)膽上口邊緣與外殼上口邊緣焊接密封在一起，組成環(huán)形加料口，電石框由加料口放入膽內(nèi)，且可由穿過外殼的搖把機構(gòu)操縱升降。此外，還設(shè)有安全排氣閥，防爆橡皮，氣壓表及防回火裝置；外殼底部還設(shè)有排污閥和相應(yīng)的傳動手柄使用時，先從加料口注水，然后放入電石框，再置頂蓋于加料口上旋緊即可。在長期使用中，我們發(fā)現(xiàn)這種常規(guī)發(fā)生器存在著如下不足之處一、用氣量改變時(特別是間歇使用時)，氣壓波動大，不易迅速恢復(fù)穩(wěn)定。因此焊工要隨時調(diào)節(jié)割炬或焊槍閥門。
二、發(fā)生器內(nèi)當時未用完的電石，會慢慢與桶內(nèi)不斷蒸發(fā)的水汽繼續(xù)不停地反應(yīng)，發(fā)生器內(nèi)乙炔氣壓有可能不斷升高，安全閥動作或防爆橡皮破裂，排出大量乙炔氣，如遇火星則有造成事故的危險。
三、由于發(fā)生器內(nèi)氣壓有不斷升高難于控制的危險，為安全起見發(fā)生器往往造得肥大笨重，制造成本高，運輸移動亦甚為不便。
四、由于設(shè)有升降電石框的搖把機構(gòu)及安全閥，降低了整體氣密性(因為這些部位易于漏氣)。
五、產(chǎn)氣使用過程中，不能排渣換水。
針對上述問題，本實用新型設(shè)有穩(wěn)壓裝置和隔汽裝置，并適當改進了現(xiàn)有發(fā)生器的結(jié)構(gòu)，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，其目的是達到使用過程中，所需氣壓恒定，且便于隨時排渣換水，保存節(jié)約未用完的電石，減少排氣閥、搖把等附屬裝置，減輕結(jié)構(gòu)重量，降低制造成本。本實用新型的主要結(jié)構(gòu)如附圖所示穩(wěn)壓裝置由可調(diào)式支承架(1)定滑輪(2)繩索(3)穩(wěn)壓重物(以下簡稱重物)(4)穩(wěn)壓水桶(以下簡稱水桶)(5)以及軟管(6)考克(7)發(fā)生器水管(8)等組成。隔汽裝置由浮子閥(9)導(dǎo)向管(10)水汽隔壁(11)連通管(12)組成。如下介紹本乙炔發(fā)生器的穩(wěn)壓過程及原理如附圖所示，本乙炔發(fā)生器的供氣壓力由發(fā)生器主體(13)內(nèi)水面和水桶(5)內(nèi)水面間高差H決定。當用氣量變化時，氣壓隨之變化，發(fā)生器主體(13)內(nèi)水位和水桶(5)內(nèi)水位亦相應(yīng)變化。譬如當突然減小用氣量或暫停用氣時，發(fā)生器主體(13)水位下降，水通過發(fā)生器水管(8)軟管(6)被壓入水桶(5)，水桶中水位相對升高。如果水桶位置固定不變，這時發(fā)生器主體水面和水桶水面間高差H會增大，即乙炔氣壓增加，但由于本穩(wěn)壓裝置有如圖所示之特殊結(jié)構(gòu)，當水桶(5)內(nèi)水量增加時，跨過定滑輪(2)，懸吊重物(4)與水桶(5)的力平衡被打破，整個水桶下降，重物相對上升，直至繩索(3)兩端達到新的力平衡。同樣，當供氣壓力減小時，水桶上升至某一新的平衡位置。若使柱形重物(4)柱形水桶(5)及柱形發(fā)生器主體(13)三者間具有某種適當?shù)慕孛娣e比，則當乙炔氣壓變化時，穩(wěn)壓水桶即能自動升降至某一恰當?shù)奈恢枚ＷC其中水面與發(fā)生器主體內(nèi)水面始終維持所需的高差恒定不變，從而保證供氣壓力不變?，F(xiàn)推導(dǎo)上述三者間的截面積比。
參見附圖，重物(4)，水桶(5)，發(fā)生器主體(13)均為柱形體，設(shè)其截面積分別為S1，S，S′。連通管(12)的設(shè)置，是使發(fā)生器主體水位達水汽隔壁(11)時，這一錐形隔壁兩面乙炔氣能相通，兩面的水位變化相一致，這樣，發(fā)生器主體中，水位變化部分即為柱形體(由于水汽隔壁(11)很薄，可忽略其體積)。設(shè)初始狀態(tài)為發(fā)生器最大供氣狀態(tài)，發(fā)生器主體內(nèi)水位為浸潤電石的某一高水位，所需壓力可通過調(diào)節(jié)支承架(1)的高度和水桶(5)內(nèi)水位來達到(桶內(nèi)水深應(yīng)大于柱形重物高度)。此時，若用氣量不變，則重物懸浮于水桶中某一位置，以跨過滑輪的繩索傳力與水桶平衡。乙炔氣壓增大時，發(fā)生器主體內(nèi)水位若下降了△h，則水被壓入水桶，使其增加水量△V＝S′△h，△h＝△V／S′，水桶和重物失去原來的力平衡，水桶下降，重物部分出水上升，直至達到新的力平衡為止。若須穩(wěn)壓，則要求水桶增加水量△V后，水位(與發(fā)生器主體內(nèi)水位選同一基準面)也下降△h。
水桶增加△V重量的水后(因為水的比重為1)，水桶與重物重新達到新的力平衡，繞過定滑輪(2)懸吊(4)、(5)這兩物體的繩索(3)兩端各分擔△V／2水的重力，由沉浮原理再分析重物受力后可知，此時重物必定要浮出△V／2的體積(相對于水桶增水后水面)重物出水高度△H1＝△V／2／S1，增水△V后，水桶內(nèi)水面(相對水桶)升高量設(shè)為△H，則有△H＝ (△V－△V／2)/(S) ＝ (△V)/(2S) 設(shè)水桶下降了△h′后，水桶與重物達到新的力平衡，那么定滑輪另一邊的重物亦相應(yīng)上升了△h′。若要使這時水桶內(nèi)水面(與發(fā)生器主體水位選同一基面)比初始時水面下降△h，則須△h＝△h′－△H由水桶重物運動過程中的高度變化及幾何關(guān)系得水桶下降高度△h′＋重物上升高度△h′－水桶內(nèi)水面相對升高△H＝重物出水高度△H1即△h′＋△h′－△H＝△H12△h′－△H＝△H1而△h′＝△h＋△H所以代入得2△h＋△H＝△H1
再將各量代入得 (2△V)/(S′) ＋ (△V／2)/(S) ＝ (△V／2)/(S1)化簡得上述三截面積關(guān)系式4S1S／(S－S1)＝S′若令 (4S1)/(S－S1) ＝1，則S＝5S1，S′＝5S1即三截面比例關(guān)系S1SS′＝155若令 (4S1)/(S－S1) ＝2，亦可得S1SS′＝136由此所得的一系列截面積比，均能滿足發(fā)生器內(nèi)水位下降多少，水桶內(nèi)水位絕對值高下降多少的要求，亦即達到供氣壓力穩(wěn)定之目的。
設(shè)數(shù)驗證(取S1SS′＝155)若發(fā)生器內(nèi)水位下降△h＝1，則水桶內(nèi)增水量△V＝S′△h＝5，重物出水高度△H1＝0.5△V／S1＝2.5，桶內(nèi)水位相對升高△H＝0.5△V／S＝0.5，水桶下降及重物升高均為△h′＝△h＋△H＝1＋0.5＝1.5。桶內(nèi)水位變化之絕對值為△h′－△H＝1.5－0.5＝1，正好和發(fā)生器內(nèi)水位下降值△h相等。由以上推導(dǎo)和驗算可知，本乙炔發(fā)生器的穩(wěn)壓原理是非常可靠精確的，再加上合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，必能達到良好的使用效果。
如下再就隔汽裝置作一介紹
當用氣停止后，發(fā)生器主體內(nèi)氣體量增加，水位下降，電石與水脫離接觸，水汽與架上電石繼續(xù)反應(yīng)，水位再緩緩下降，而當其降至發(fā)生器主體下部后，浮子閥(9)已隨水位下落，自動將水汽隔壁(11)封隔。這時發(fā)生器主體上部殘余水汽繼續(xù)反應(yīng)，其上部氣壓略高于其下部氣壓，其下部水汽也就不能通過連通管(12)和浮子閥(9)密封面縫隙串入上部，所以本發(fā)生器停用較長時間(數(shù)日及至數(shù)十日)，其中所剩電石亦不會緩慢水化，得以保存，便于隨時啟用。
本發(fā)生器因設(shè)有上述裝置，除所述優(yōu)點外，在制造及使用上還具有如下長處(1)由于本發(fā)生器乙炔氣壓由水頭H決定(見附圖)，常用氣壓一般為0·01——0·06MPa，不可能失控產(chǎn)生高壓，因而無須裝設(shè)安全排氣閥和防爆橡皮等機構(gòu)，同時，在制造上可采用較薄的鋼板(2mm即可)，因此制造成本大大降低，且輕便靈活，轉(zhuǎn)運方便。(2)本發(fā)生器與同體積的現(xiàn)用常規(guī)發(fā)生器相比，可設(shè)置較寬大的電石框架，一次多裝數(shù)倍的電石，其反應(yīng)面積亦大得多，產(chǎn)氣量要大2－4倍，且不象現(xiàn)用發(fā)生器那樣，常因電石卡在框架上不能落下而需搖動，故免設(shè)搖把。且本發(fā)生器在產(chǎn)氣使用過程中，可經(jīng)常排渣換水(加水)不會因多裝電石而造成水的不足。


附圖所示為本實用新型的全部結(jié)構(gòu)。發(fā)生器主體(13)及其附屬結(jié)構(gòu)(裝置)與現(xiàn)用常規(guī)乙炔發(fā)生器相仿，但其上省掉了安全排氣閥、防爆橡皮和升降電石框的搖把。同時在發(fā)生器主體內(nèi)設(shè)有浮子閥(9)，導(dǎo)向管(10)，水汽隔壁(11)連通管(12)及發(fā)生器水管(8)。此外，又在發(fā)生器主體上方設(shè)有用于穩(wěn)壓及調(diào)壓的支承架(1)，固定于支承架上的定滑輪(2)，跨過定滑輪的繩索(3)的兩端分別懸吊穩(wěn)壓重物(4)和穩(wěn)壓水桶(5)，穩(wěn)壓水桶底部設(shè)有帶考克(7)的一段水管，軟管(6)的一端與此連接，另一端與發(fā)生器水管(8)相連接。
實施例我們曾選用穩(wěn)壓重物，穩(wěn)壓水桶，發(fā)生器主體三者截面積比為155，即S1SS′＝155以2mm鋼板為主要材料，用一般機械加工方法制造過一臺樣機，經(jīng)試用效果良好，與同樣產(chǎn)氣量的常規(guī)乙炔發(fā)生器相比，氣壓波動大為減小，其中剩余電石亦可保存較長時間(達一個月之久)。實用于普通及自動氣焊、氣割作業(yè)。
權(quán)利要求1.一種能自動穩(wěn)定供氣壓力的乙炔發(fā)生器，其特征在于由支承架(1)定滑輪(2)繩索(3)穩(wěn)壓重物(4)穩(wěn)壓水桶(5)軟管(6)考克(7)發(fā)生器水管(8)及連通管(12)組成的穩(wěn)壓裝置。另外，發(fā)生器主體中設(shè)有隔汽裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓乙炔發(fā)生器，其特征在于穩(wěn)壓裝置的穩(wěn)壓重物(4)穩(wěn)壓水桶(5)分別懸吊于跨過定滑輪(2)的繩索(3)兩端。且穩(wěn)壓重物(4)懸浮于穩(wěn)壓水桶(5)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓乙炔發(fā)生器，其特征在于穩(wěn)壓重物(4)和穩(wěn)壓水桶(5)皆為等截面體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓乙炔發(fā)生器，其特征在于穩(wěn)壓重物(4)的截面積S1，穩(wěn)壓水桶(5)的截面積S及發(fā)生器主體截面積S′具有如下關(guān)系(4S1S)/(S－S1) ＝S′
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓乙炔發(fā)生器，其特征在于連通管(12)設(shè)置于水汽隔壁(11)上靠近發(fā)生器主體壁處，其大小以使乙炔氣體能通暢，同時，發(fā)生器主體下部水汽不易上串為宜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓乙炔發(fā)生器，其特征在于穩(wěn)壓重物的重量略大于整個穩(wěn)壓水桶和其中所裝水的總重。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓乙炔發(fā)生器，其特征在于支承架(1)可按所需氣壓進行升降調(diào)節(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓乙炔發(fā)生器，其特征在于隔汽裝置由浮子閥(9)，導(dǎo)向管(10)水汽隔壁(11)組成。
專利摘要本實用新型涉及乙炔發(fā)生器結(jié)構(gòu)的改進及其穩(wěn)壓裝置的創(chuàng)新設(shè)計。由支承架(1)定滑輪(2)繩索(3)穩(wěn)壓重物(4)穩(wěn)壓水桶(5)軟管(6)考克(7)發(fā)生器(8)及連通管(12)組成的穩(wěn)壓裝置，另外，發(fā)生器主體中設(shè)有隔汽裝置。其乙炔氣壓由發(fā)生器內(nèi)水面和穩(wěn)壓水桶內(nèi)水面高差所決定。當供氣狀態(tài)變化時，穩(wěn)壓水桶能隨之相應(yīng)的自動升降調(diào)節(jié)，使桶內(nèi)水面與發(fā)生器內(nèi)水面所需高差恒定，從而穩(wěn)定了供氣壓力。此外，與產(chǎn)氣量相同的現(xiàn)用發(fā)生器相比，安全性能提高，重量大幅度減輕，成本更低。
文檔編號C10H21/00GK2099130SQ9121951
公開日1992年3月18日 申請日期1991年7月29日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月29日
發(fā)明者周德群 申請人:周德群