Способ шлюзования операторов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< ч 94И20

Союз Саветских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 31.07.78 (21) 2655035/25-27 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.07.82. Бюллетень № 25 (51) M.Êë. В 23 К 35/38

В 23 К 37/00

Государственный ковтитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.791.75 (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.07.82

>

t ф72) Авторы ) изобретения В. Н. Бобер, Т. Г. Плаченов, Л. Г. Фридберг и, А.:;H. Ширяев

1 (71) Заявитель Опытное конструкторско-технологическое бюро «Крис длл»,, Ленинградского технологического института им Кексовета" (54) СПОСОБ ШЛЮЗОВАН ИЯ ОП ЕРАТОРОВ

Изобретение относится к использованию в различных отраслях промышленности обитаемых камер (цехов) с инертной контролируемой атмосферой для высокотемпературной обработки (сварка, выплавка, прокатка) химически активных и тугоплавких металлов и сплавов.

В таких камерах операторы входят в рабочий объем и выходят из него через специально оборудованные шлюзы, без контакта с окружающей атмосферой. При входе операторов в камеру ставится задача обеспечения минимального загрязнения защитной атмосферы камеры. При этом операторы одеты в специальные защитные костюмы с мягкой прорезиненной оболочкой. Такая конструкция защитного костюIMa исключает вакуумировани е шлюза с последующим заполнением его аргоном при наличии в нем операторов. 20

Основным источником загрязнения инертной атмосферы камеры являются шлюзы для входа операторов в рабочий объем камеры.

Прежде всего это определяется нали- 25 чием на внутренней поверхности шлюза и наружной поверхности защитного костюма нестеольких слоев адсорбированного влажного .атмосферного воздуха, который практически не удаляется при продувке шлю- З0 за аргоном и после входа операторов в камеру азот, кислород и влага десорбируют в рабочий объем, постоянно загрязняя

:аргон. Особенно большое количество примесей поступает в камеру сразу же после открывания внутренней двери шлюза. Это определяется отсутствием практической возможности абсолютного удаления воздуха,ïðH продувке шлюза аргоном из-за не идеальных аэродинамических качеств шлюза и защитного костюма.

По существующим межотраслевым

«Правилам техники безопасности при проведении работ в камерах, заполненных инертным газом» во время нахождения операторов в рабочем объеме камеры внутренние двери шлюзов, через которые операторы вошли в камеру, должны быть открытыми. При этом, за счет большой разницы концентрации азота, кислорода и паров воды,.адсорбированных на внутренней поверхности тилюза и наружной поверхности защитного костюма, и концен-, трации этих примесей в аргоне камеры имеет место интенсивная десорбция адсюрбированных слоев и загрязнение инертной атмосферы камеры.

Для удаления из аргона камеры большого количества примесей азота, кислорода, водорода и паров воды используют

941120

После того, как опер атор входит в шлюз, нагревают стенки шлюза до 60— установки очистки большой мощности и производительности, работающие в замкнутом по газу контуре камера — установка очистки — камера. Эти процессы связаны с большими энергозатратами.

Известно, что наиболее трудноудалимой примесью, как при продувке шлюза аргоном с внутренней поверхности шлюзы и защитного костюма, так и из инертной атмосферы камеры, являются пары воды (11.

Промывка стен камеры ацетоном или спиртом перед заполнением камеры аргоном практически не снижает влажности аргона в камере. Пары воды диссоциируют в сварочной дуге иа кислород и водород, которые .поглощаются,металлолом, резко снижая его эксплуатационные свойства.

Известны различные способы шлюзования операторов для камер с инертной контролируемой средой: сосредоточенная подача аргона через отверстие в полу или в стене шлюза; рассредоточенная подача аргона через частично или полностью перфорированный пол; коридорный, являющийся, в сущностй, гипотетическим.

Наиболее эффективным способом является способ шлюзования, подачей аргона через полностью перфорированный пол (2).

По этому способу, после входа в шлюз аператоров, аргон с определенной скюростью подают в шлюз, в нижнюю его часть, через полностью .перфорированный пол, контролируют состав газовой смеси на выходе ее из шлюза по содержанию в смеси кислорода, по достижении концентрации кислорода в .ар гоне, на выходе газа из шлюза, равной 0,2 — О,ЗО/О об, прекращают подачу аргона, герметизируют шлюз затворами и дают команду операторам на вход в рабочий объем камеры.

Этот способ не обеспечивает высокого качества шлюзования, создавая значительное натекание примесей воздуха в инертную атмосферу камеры, которое приводит к необходимости увеличения мощности и производительности устройств очистки, т. е. к увеличению энергозатрат.

Цель изобретения — повышение качества шлюзования путем удаления,адсорбированных газов и паров воды.

Цель достигается тем, что- после входа аператора производят подогрев внутренней поверхности шлюза, а продувку осуществляют подюгретым аргоном, при этом подогрев внутренней поверхности осуществляют в интервале температур 60—

80 .С, а аргон нагревают до 50 — 60 С.

Способ осуществляют следующим образом.

80 С в течение 5 — 7 мин и подают аргон, нагретый до 50 — 60 С.

При течении газа вдоль плоской поверхности (стенки на ней образуется динамический пограничный слой. B последнем, вследствие трения, скюрость газового потока меняется от скорости, равной скорости невозмущенного потока, до нуля.

Течение газа в пограничном слое может быть как ламинарным, так и турбулентным. При продувке шлюза аргоном скорости последнего незначительны и Ре(5Х

X 10 . Следовательно, течение газа в пограничном слое носит ламинарный характер и разрушение ламинарного слоя при продувке незначительно. Слой плотный и обладает большим сопротивлением.

Известно также, что при продувке шлюза аргоном в зоне раздела аргон — воздух образуется диффузионный слой, состоящий из смеси аргона и воздуха. Этог слой продвигается вверх по высоте шлюза и продувка заканчивается, когда слой выходит из шлюза в средней части поперечного сечения шлюза.

Наличие динамического ла минарного пограничного слоя на стенке ш;ноза препятствует продвижению диффузионного слоя вдоль стенки, что приводит к знаsm ельнаму увеличению толщины этого слоя у стенки в сравнении с его толщиной в средней части шлюза. В результате, lno окончании продувки, у поверхности стенки остается какое-то количество воздуха, не удаленного из шлюза при,продувке, которое затем загрязняет рабочую атмосферу камеры. Увеличение продолжительности продувки приводит к неоправданному расходу дорогостоящего аргона.

Повышение температуры продувочного аргюна при большой теплапроводности стенок шлюза (Х = 0,053 кал/см сек. С для стали Ох!8 Н 10 Т при температуре

20 С) и незначительной продолжительности продувки (5 — 7 мин) не оказывает существенного влияния на уменьшение длинь1 диффузионного слоя аргон — воздух у поверхности стенки шлюза, на что указывает некачественная продувка шлюза при этом. Выравнивание температурного поля в шлюзе повышением температуры стенки, приводит к турбулизации течения газа в пограничном слое, разрушению ламинарного слоя, уменьшению его сопротивления и отсутствию растягивания диффузионного слоя аргон — воздух у поверхности стенки. При этом интенсифицируется десорбция газов и паров со стенок шлюза и облегчается унос десорбированных молекул потоком продувочного газа.

Изобретение повышает качество шлюзования, сокращая в 2 раза количество вносимой в рабочую камеру влаги при входе в камеру операторов и уменьшая натекание влаги из шлюза в рабочую каме941120

Формула изобретения

С,с.-ав .тель . Тготне:.!xesa

Кор;:ситор С. Файн

Редактор E. Хейфиц

Текред А. Кгмышникова

Заказ 722/619 11зд. ¹ 193 Тираж 1151 Подписное

11ПО «Г!онск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открвдтпй

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент».ру в процессе их работы; снижает на 30—

40% юличество вносимых в рабочую камеру примесей азота и кислорода и умень;шает их натекание в камеру в процессе работы операторов; снижает энергозатраты на очистку аргоса; позволяет предъяв.лять .менее жесткие требования к аэроди.намическим качествам конструкции шлюза и защитного костюма.

Затраты на нагрев . шлюза и аргона полностью компенсируются снижением энергозатрат:на очистку аргона камеры.

Причем мощность и продолжительность работы нагревательных устройств значительно меньше мощности и продолжительности работы устройспв очистки. Так, на.пример, продолжительность шлюзования, а следовательно и продолжительность ра боты нагревательных устройств составляет 5 — 7,мнн, а продолжительность работы

-устройства очистки — до 24 ч в сутки.

Температура нагрева шлюза 60 — 80 С и аргона 50 — 60 С при достижении поставленной цели Определена еще из условия сохранения температурного комфорта оператора, находящегося в защитном костюме.

1одовой экономический эффект от внедрения изобретения составляет около

:30 тыс. руб.

Способ шлюзования операторов для обитаемых камер с инертной контролируемой атмосферой, при котором после входа оператора воздух из шлюза вытесняют путем .продувки его аргоном, а состав газовой среды контролируют при выходе ее пз шлюза по содержанию в ней кислорода, о тли ч а ю щи и ся тем, что, с целью повышения качества очистки путем удаления адсорбированных газов и варов воды, после входа оператора производят подогрев внутренней поверхности шлюза, а

15 продувку осуществляют подогретым аргоном, при этом подогрев внутренней поверхности осуществляют в интервале температур

60 — 80 С, а аргон нагревают до 50 — 60 С.

20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Купреев В. П. и др, Влияние технологии подготовки сварочной камеры на влажность защитной атмосферы. «Сварочное производство», № 5, 1973, с. 20 — 22.

2. Чувпило А. В. и др. Основы расчета, конструирования и исследования рабочего невакуумируемого помещения с нейтральной газовой контролируемой средой. М., «Энергия», 1967, с. 3 — 40 (прототип).