恒压加液装置的设计

徐彦芹 卞欢 杜胜武 曹渊 李泽全

[摘 要]常规加液装置混合罐中不能保持恒定气压并且需要频繁加液。针对此问题设计了一种恒压加液装置，装置由气液混合罐、储液罐、加液管和稳压管组成。与现有技术相比，本装置可维持混合罐中的大气压恒定，储液罐自动向混合罐中加液。本设计结构设计合理、简单，均为实际生活常见仪器，易于操作，使用安全可靠。

[关键词]恒压 自动 添加装置

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）08-0166-02

天然气是目前最好的燃烧原料，天然气的沸点较低（-157℃），90%成分是CH4，含有部分C2H6、C3H8、C4H10等烷类和少量CO2、H2S、N2、H2等非烷类组分，无气化问题，环境温度对其影响较小，无色无味，毒性极小，价格低廉。天然气在空气中燃烧温度为1900℃，在O2中燃烧温度可达约2500℃，燃烧值不高，限制了其应用领域。天然气主要应用于民用燃料，以及工业上工厂采暖，生产用锅炉和热电厂燃气轮机锅炉等方面。

近年来，天然气替代乙炔气应用于工业金属切割气和高燃点燃烧气成为研究热点。将添加剂按一定比例将其加入天然气中，会与天然气自然溶合，能够改变天然气在燃烧状态下的火焰频率，大大提高天然气的燃烧温度，同时能够微化天然气释放出更多的热能，可使天然气在O2中的燃烧温度提高到3300℃，节约能耗30%以上，符合金属切割、打孔、烘烤等加工要求。[1] [2] [3] [4]利用管道天然气应用于工业金属切割气和高燃点燃烧气替代乙炔已成为事实，它较丙烯、丙烷、液化气等配制的新型工业燃气更安全、环保、经济，对国家节能是一种较大的贡献。它可以广泛应用于铸造企业的切割焊接，煤矿机械设备生产，钢结构生产企业和船舶修造行业等多种领域。[5] [6] [7] [8] [9] [10]

但目前使用的天然气气液混合装置简单，不能保证焊接天然气的气压稳定，不但影响焊接效果，造成添加剂添加量波动，火焰温度波动，影响作业质量，同时也浪费了大量的添加液。[11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18]以重庆某玻璃器皿加工厂为例，将添加剂混合天然气作为玻璃燃烧气体，可以节约气体成本约40%，经济价值非常可观，然而在使用过程中发现，虽然火焰温度达到要求，但由于气液混合添加装置内部压力不稳定，导致火焰大小不稳定，最后制备出的玻璃器皿质量不能保证。以重庆某钢结构生产企业为例，将添加剂混合天然气作为工业金属切割气，同样火焰温度达到要求，但由于气液混合添加装置内部压力不稳定，最后导致切割师傅有时“一刀切割”，有时需要“两刀切割”，导致工件的规整性不整齐。

针对以上问题，本装置克服了现有技术的不足，设计出一种简易的恒压自动加液装置，不仅节约焊接添加液，而且保持焊接天然气气压稳定，结构简单，使用非常方便。

一、装置概述

本装置是一种恒压自动加液装置，主要由控制阀门、稳压管、加液管、液体测量仪表、储液罐、气液混合罐和支架组成。混合罐顶部设置有出气控制阀和过滤液体装置，上部一侧设置有进气控制阀，中部有两个接口与储液罐上下两侧的直通接口连接，下部设置一进气管道。储液罐上侧设置有加液管，旁侧设置有液体测量仪表。

二、装置结构及使用

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图1 装置结构示意图

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图2 混合罐过滤部分剖面图

如图1、图2所示，恒压自动加液装置可用于工业焊接、切割等生产作业中液体添加剂的添加。在图1中，1为出气控制阀，2为法兰端盖，3为进气控制阀，4为进气控制阀，5为混合罐，6为稳压管，7为加液管，8为储液罐，9为加液口，10为端盖，11为液体计量表，12为支架，13为支架，14为直通接口，15为直通接口，16为直通接口，17为直通接口；在图2中，1为法兰端盖，2为混合罐，3为滤液网。

混合罐5的顶部由法兰端盖2密封，混合罐5和法兰端盖12之间有密封圈，可以保证混合罐5的气密性良好。混合罐上部一侧设置有进气控制阀3，可调节混合罐5中的气压以及气液混合程度，混合罐5下部一侧设置有导管连接进气控制阀4，天然气主要通过进气控制阀4进入混合罐5，与其内部的焊接添加液充分混合，并由出气控制阀1连接导管至液焊接枪。

储液罐8一侧设置有液体计量表11，用以计量和观察储液罐8内的焊接添加液的体积。储液罐8上下两侧分别设置有直通接口15和直通接口16。下侧直通接口16通过加液管7与混合罐5中部一侧直通接口17连接，便于储液罐8自动向混合罐5加焊接添加液。此外，由于储液罐8直径较大，可以实现维持混合罐5中的气压稳定。储液罐8上侧的直通接口15通过稳压管6与混合罐5中部一侧的直通接口14连接，用以维持混合罐5和储液罐8内气压一致。储液罐8上侧设置有加液管9，焊接添加液由加液管9加入储液罐8。

法兰端盖1与混合罐2密封连接，法兰端盖上装有滤液网3。滤液网3可过滤掉天然气中过多的焊接添加剂，回收利用，可节约焊接添加剂，避免浪费，大大降低了生产成本。

三、结论

过去天然气焊接切割行业受到天然气火焰温度的消极影响，导致该工艺发展受到抑制，随着天然气液体添加剂的加入，该工艺发展情况得到一定改善。但由于添加剂添加装置效果不佳，造成了添加剂的大量浪费以及天然气火焰温度的波动，从而使工艺成本增加，产品质量下降，大大阻碍了天然气切割工艺的发展。

本装置的成功设计对天然气在工业燃气和焊接切割行业的应用具有积极的促进意义，对作业过程中的安全性有了进一步提升，大幅度地降低了焊接成本和安全成本，大大提高了工件的质量。与现有技术相比，本装置的优点是通过添加天然气添加液，节约焊接添加液使用量，同时天然气的气压稳定，价格低廉，投资小，结构合理、简单，易于生产，操作方法简单，方便使用。

[ 参 考 文 献 ]

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[责任编辑：钟 岚]