Плавкая вилка

редактировать
Относительно водосброса в плотинах см. Пробку предохранителя. 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.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Цель
  • 2 История
    • 2.1 Эксперименты
    • 2.2 Плавкие пробки с сердечником
    • 2.3 Незаметные оплавленные свечи
  • 3 Техническое обслуживание
    • 3.1 Состав сплава
    • 3.2 Старение свечи
  • 4 Другие приложения
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки

Цель

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 двигателях плавкая пробка ввинчивается в верхнюю пластину топки, как правило, на 25 мм в водное пространство над ней. 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 операторов об опасности до того, как верхняя часть топки полностью высохнет, что может привести к катастрофическому выходу котла из строя. Температура дымовых газов в топке парового двигателя может достигать 1000 ° F (550 ° C), при этой температуре медь, из которой исторически изготавливали большинство топок, размягчается до состояния, при котором больше не может выдерживать давление в котле и тяжелые условия. Если быстро не налить воду в котел и не устранить или не потушить огонь, это может привести к взрыву. Отверстие в пробке 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.

История

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 осудить 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.

Эксперименты

Эксперименты, проведенные Институтом Франклина в Бостоне в 1830-х годах, первоначально поставили под сомнение практику добавления воды, как только был замечен 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 выросло, 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. 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. Расследование 1907 года в Уэльсе пришло к аналогичному выводу: паровоз, принадлежащий железной дороге Римни, был случайно отправлен с неправильно установленными 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 из железнодорожной инспекции, опровергло 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.

Плавкие пробки с сердечником

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 него сразу же 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 легкоплавкого сплава. 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 этот полнопроходной жиклер заметят, будет выше.

Незаметные оплавленные свечи

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.

Обслуживание

Состав сплава

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. Это позволило избежать загрязнения свинцом, а также цинком. Загрязнение цинком считалось настолько серьезной проблемой, что корпус свечей также был изменен с латуни (медно-цинковый сплав) на медно-оловянную бронзу без цинка, чтобы избежать риска миграции цинка из корпуса в сплав. затыкать.

Старение вилки

В исследованиях 1920-х годов Бюро стандартов США совместно с Инспекционной службой пароходов было обнаружено, что при использовании инкрустация 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. 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.

Другие приложения

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

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.

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

Автомобильные системы кондиционирования воздуха обычно оснащались плавкими пробками, 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 выключатель.

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

Смотрите также

использованная литература

Последняя правка сделана 2023-04-21 05:37:10
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте