Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Относительно водосброса в плотинах см. Предохранитель .
Чертеж плавкой вставки с коническим сердечником.

Плавкая пробка представляет собой металлический цилиндр с резьбой , как правило , из бронзы , латуни или бронз , с коническим отверстием полностью просверлить его длину. Это отверстие закрыто металлом с низкой температурой плавления, который улетучивается при достижении заранее заданной высокой температуры. Первоначально плавкая пробка использовалась в качестве меры предосторожности против низкого уровня воды в котлах паровых двигателей , но позже ее применение распространилось на другие закрытые сосуды, такие как системы кондиционирования воздуха и резервуары для транспортировки коррозионных или сжиженных углеводородных газов.

Цель [ править ]

Современная плавкая вилка. Видна сердцевина из металла с низкой температурой плавления.

Плавкая пробка работает как предохранительный клапан, когда в закрытом сосуде достигаются опасные температуры, а не опасное давление. В паровых машинах плавкая заглушка ввинчивается в корончатый лист (верхнюю пластину) топки., обычно простираясь примерно на 25 мм в водное пространство над ним. Его цель - действовать как последнее средство безопасности в случае опасно низкого падения уровня воды: когда верхняя часть пробки находится вне воды, она перегревается, сердечник с низкой температурой плавления плавится, и в результате возникает шум. выпуск пара в топку служит для предупреждения оператора об опасности до того, как верхняя часть топки полностью высохнет, что может привести к катастрофическому отказу котла. Температура дымовых газов в топке парового двигателя может достигать 1000 ° F (550 ° C), при которой температура меди, из которого исторически было изготовлено большинство топок, размягчается до состояния, при котором давление в котле больше не выдерживается, и если быстро не налить воду в котел и не устранить или не потушить огонь, произойдет сильный взрыв. [1] Отверстие в заглушке слишком маленькое, чтобы иметь какой-либо большой эффект для снижения давления пара, и малое количество воды, если таковая имеется, которая проходит через него, не окажет большого влияния на тушение огня. [2]

История [ править ]

Устройство было изобретено в 1803 году Ричардом Тревитиком , сторонником паровых двигателей высокого давления (в отличие от атмосферных ), вследствие взрыва в одном из его новых котлов. Его недоброжелатели стремились опровергнуть всю концепцию пара высокого давления, но Тревитик доказал, что авария произошла из-за того, что его пожарный не позаботился о том, чтобы котел был наполнен водой. Он широко разрекламировал свое изобретение без патента, чтобы противостоять этой критике. [3] [4]

Эксперименты [ править ]

Эксперименты, проведенные Институтом Франклина в Бостоне в 1830-х годах, первоначально поставили под сомнение практику добавления воды, как только был отмечен выход пара через устройство. Паровой котел был снабжен небольшим смотровым окном из стекла и обогревался сверх нормальной рабочей температуры, когда уровень воды находился ниже верхней части топки. Когда была добавлена ​​вода, было обнаружено, что давление резко возросло, и смотровое стекло разбилось. В отчете был сделан вывод о том, что высокая температура металла привела к слишком быстрому испарению добавленной воды и что взрыв был неизбежным результатом. [5]Это предположение было оспорено только в 1852 году: Томас Редмонд, один из собственных инспекторов Института, специально исключил эту теорию в своем расследовании взрыва котла на пароходе Редстоун на реке Огайо 3 апреля того же года. [6] Расследование 1907 года в Уэльсе пришло к аналогичному выводу: паровоз, принадлежащий Rhymney Railway, был случайно отправлен с неправильно собранными предохранительными клапанами. Давление в котле выросло до такой степени, что форсунки вышли из строя; лист кроны открылся, был ослаблен жарой огня и сильно разлетелся на части. Расследование, возглавляемое полковником Друиттом изЖелезнодорожная инспекция опровергла версию о том, что машинистам удалось запустить форсунки и что внезапный поток холодной воды вызвал такое образование пара, что взорвался котел. Он процитировал результаты экспериментов Manchester Steam Users 'Association , национального органа по сертификации и страхованию котлов, которые доказали, что вес присутствующей меди (с учетом ее удельной теплоемкости ) недостаточен для выработки пара, достаточного для повышения давления в котле. . Действительно, добавление холодной воды привело к падению давления. С тех пор было принято, что правильным действием в случае срабатывания плавкой свечи было добавление воды. [7]

Плавкие пробки с сердечником [ править ]

Плавкая вилка с сердечником

Первоначальная конструкция представляла собой простую сплошную пробку, заполненную пробкой из легкоплавкого сплава. Когда он тает, он сначала тает в виде узкого канала через пробку. Через это сразу начинает выходить пар и вода. Плавкая пробка с сердечником была разработана в 1860-х годах, чтобы дать широкое отверстие, как только сплав станет мягким. Эта версия имеет центральную часть из цельной латуни или бронзы, припаянную на место слоем сплава с низкой температурой плавления. При перегреве заглушка не выпускает пар или воду до тех пор, пока сплав не расплавится достаточно, чтобы освободить центральную заглушку. Пробка теперь резко выходит из строя, сразу открывая все отверстие. Тогда вероятность того, что эта полнопроходная струя будет заметна, будет выше. [8]

Незаметные оплавленные свечи [ править ]

Недостатком устройства было обнаружено 7 марта 1948 года, когда топка корона лист принцессы Александры , в Коронации Тихого океана в Лондоне, Midland и шотландские железной дороги , не удалось в то время как буксировать пассажирский поезд из Глазго в Лондон. Запросы установили, что оба водомера были неисправны и в тот же день во время поездки одна или обе плавкие свечи расплавились, но это осталось незамеченным машинистами из-за сильной тяги, уносящей от них выходящий пар. [9]

Техническое обслуживание [ править ]

Состав сплава [ править ]

Исследования показали важность сплава для старения оправки. Первоначально предпочтение отдавалось сплавам, поскольку они обладали более низкими температурами плавления эвтектики, чем чистые металлы. Однако было обнаружено, что сплавы плохо стареют и могут способствовать образованию матрицы оксидов на водной поверхности оправки, причем эта матрица имеет опасно высокую температуру плавления, что делает пробку неработоспособной. В 1888 году Служба инспекции пароходов США потребовала, чтобы пробки были изготовлены из чистого баночного олова и заменялись ежегодно. [10] [11] Это позволило избежать загрязнения свинцом, а также цинком . Загрязнение цинком считалось настолько серьезной проблемой, что корпус свечей также был заменен на латунный.(медно-цинковый сплав) на медно-оловянную бронзу , не содержащую цинка, чтобы избежать риска миграции цинка из корпуса в пробку из сплава. [10]

Старение вилки [ править ]

В 1920-х годах исследования Бюро стандартов США совместно со Службой инспекции пароходов обнаружили, что при использовании нарост и окисление над плавким сердечником могут повысить температуру плавления устройства и помешать его работе, когда это необходимо: температуры плавления превышены. 2000 ° F (1100 ° C) в использованных примерах. [10] Типичная текущая практика в локомотивах требует проверки новых свечей через «15–30 рабочих дней (в зависимости от состояния воды и использования локомотива) или не реже одного раза в шесть месяцев», в зависимости от рабочего давления и температуры котла. [12]

Другие приложения [ править ]

Принцип плавкой заглушки также применяется при транспортировке сжиженных углеводородных газов , где плавкие заглушки (или небольшие открытые участки облицовочной мембраны контейнеров) предназначены для плавления или становления пористой при достижении слишком высокой температуры: контролируемая высвобождение при типичной температуре 250 ° F (120 ° C) предпочтительнее взрывного высвобождения (« BLEVE ») при более высокой температуре. [13] Контейнеры с агрессивным газом, например, для жидкого хлора , снабжены одной или несколькими плавкими заглушками с рабочей температурой от 158 до 165 ° F (70–74 ° C). [14]

Плавкие пробки распространены в колесах самолетов, обычно в более крупных или высокопроизводительных самолетах. Очень большие тепловые нагрузки, вызванные ненормальными условиями посадки и торможения (например, прерванный взлет на высокой скорости , когда самолет с большим количеством топлива должен резко тормозить с очень высокой скорости до остановки на относительно коротком расстоянии), могут вызвать и без того высокую давление в шинах должно возрасти до такой степени, что шина может лопнуть, поэтому плавкие пробки используются в качестве разгрузочного механизма. Выпускаемый газ может быть направлен на охлаждение тормозных поверхностей. [15]

Плавкие заглушки иногда устанавливают на ресиверы воздушных компрессоров в качестве меры предосторожности против возгорания любых паров смазочного масла, которые могут присутствовать. Если компрессор нагревает воздух выше безопасной температуры, ядро ​​расплавится и сбросит давление. [16]

Автомобильные системы кондиционирования воздуха обычно оснащались плавкими заглушками, работающими при температуре 100–110 ° C, но из-за опасений по поводу воздействия на окружающую среду любого выделяющегося газообразного хладагента эту функцию взял на себя электрический переключатель. [17]

В запатентованном (патент опубликован в 1867 г.) тип огнестойкого сейфа использует плавкую пробку, чтобы облить его содержимое водой, если внешняя температура становится слишком высокой. [18] [19]

См. Также [ править ]

  • Взрыв котла

Ссылки [ править ]

  1. ^ Персонал (1957). «Котел: крепления и детали котла». Справочник для паровозиков железнодорожного транспорта . Лондон: Британская транспортная комиссия . п. 53.
  2. ^ Снелл, Джон (1971). «Начало паровой энергетики». Машиностроение: железные дороги . Лондон: Лонгман. п. 31. ISBN 0-582-12793-9.
  3. ^ Пэйтон, Филип (2004). Тревитик, Ричард (1771–1833) . Оксфордский национальный биографический словарь. Издательство Оксфордского университета.
  4. ^ Кирби, Ричард Шелтон; и другие. (1956). Инженерия в истории . Нью-Йорк: Макгроу Хилл. п. 176 . ISBN 0-486-26412-2. OCLC  561620 .
  5. ^ Сотрудники Технологического института Бенджамина Франклина (без даты около 1830 г.): взрывы паровых котлов . Перепечатано 2005 как Взрывы паровых котлов . Научное издательство, Библиотека Мичиганского университета. ISBN 1-4255-0590-2 . 
  6. ^ Бэйквэлл, Томас (1852). «Взрыв парохода Редстоун» . Журнал Института Франклина . Филадельфия, Пенсильвания: Институт Франклина. 53 (6): 413–415. DOI : 10.1016 / 0016-0032 (52) 90891-0 . ... недостаток воды способствует только [постольку], поскольку металл может нагреваться и ослабляться этим; что ни в коем случае вода на нагретой части котла не может образоваться в количестве настолько внезапно, чтобы котел взорвался ...
  7. ^ Хьюисон (1983: 116-117)
  8. ^ «Улучшенная плавкая вставка для паровых котлов». Scientific American . Нью-Йорк: Манн и компания: 158. 1 сентября 1866 г.
  9. ^ Хьюисон, Кристиан Х. (1983). Взрывы котла локомотива . Ньютон Эббот, Англия: Дэвид и Чарльз . С. 134–137. ISBN 0-7153-8305-1.
  10. ^ a b c Фримен, Джон Р .; Scherrer, JA; Розенберг, SJ (22 июня 1929 г.). «Исследовательский документ 129: Надежность эксплуатации плавких оловянных свечей котла». Бюро стандартов, журнал исследований . Вашингтон, округ Колумбия: Министерство торговли США. 4 : 3. Doi : 10.6028 / jres.004.001 .
  11. ↑ Роза, Джошуа. Паровые котлы: практический трактат по конструкции и исследованию котлов . Филадельфия: ХК Бэрд. п. 233. OCLC 3351379 . 
  12. ^ «Управление паровозными котлами» (PDF) . Садбери, Саффолк, Великобритания: Руководство по охране здоровья и безопасности . 2007. С. 22, 33.
  13. ^ «Емкость под давлением с термопластичной плавкой пробкой» . Патент США 4690295 . Бесплатные патенты в Интернете. 1987 . Проверено 7 апреля 2008 .
  14. ^ Белый, Джордж (2010). Справочник по хлорированию и альтернативным дезинфицирующим средствам (5 изд.). Нью-Йорк: Вили. п. 26. ISBN 978-0-470-18098-3.
  15. ^ "Тактика и методы - Ходовая часть" (PDF) . Программа начального структурированного обучения пожарных . Дарлингтон, Англия: Международный центр пожарной подготовки. Январь 2003 . Проверено 22 февраля 2012 года . [ постоянная мертвая ссылка ]
  16. ^ Тейлор, Дэвид А. (1996). Введение в морскую технику (2-е изд.). Оксфорд, Англия: Баттерворт Хайнеманн. п. 135. ISBN 0-7506-2530-9.
  17. ^ Дейли, Стивен (2006). Автомобильные системы кондиционирования и климат-контроля . Оксфорд, Англия: Баттерворт. п. 82. ISBN 0-7506-6955-1.
  18. ^ "Патент 72,176 Противопожарный сейф". Годовой отчет уполномоченного по патентам . Вашингтон, округ Колумбия: Патентное ведомство США. 17 декабря 1867 г.
  19. ^ https://www.google.com/patents/US72176