Способ шлюзования операторов

1194 И 20 Союз Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 07.07,82. Бюллетень25 дарственный ковтитетСССРелам изобретенийи открытий(088.8) 45) Дата опубликования описания 07.07.8 Ф и,. А, "Н. Ширяев , Го Кисддд,им Кексовета" н Авторыобретения В, Н бер, Т. Г, Плачено идбе 71) Заявитель Опытное конструкторско-технологи Ленинградского технологического коетиту ОБ ШЛЮЗОВА ПЕРАТОР 2 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 защиткые костюмы с мягкой прорезиненной юболючкой. Такая конструкция защитного костюма исключает вакуумирование шлюза с последующим заполнением его аргоном при наличии в нем операторов. 20Основным источником загрязнения инертной атмосферы камеры являются шлюзы для входа операторов в рабочий объем камеры.Прежде всего это определяется нали чием на внутренней люверхности шлюза и наружной новерхности защитного костюма несиольких слоев адсорбированного влажного атмосферного воздуха, который практически не удаляется при лродувке шлю- З 0 за аргоном и после входа операторов в камеру азот, кислород и влага десорбируют в рабочий объем, аостоянно загрязняя аргон. Особенно большое количество примесей поступает в камеру сразу же после открывания внутренней двери шлюза, Это определяется отсутствием практической возможности абсолютного удаления воздуха,при 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 открытыии. При этом, за счет большой разницы концентраций азота, кислорода и паров воды,.адсорбированных на внутренней поверхности шлюза и наружной поверхности защитного костюма, и концепт трации этих лримесей 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 используют10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 После того, как оператор входит вшлюз, 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 казимеры ацетоном илиспиртом 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 шлюзоператоров, 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,аргоне, на выходе газа из шлюза, равной 0,2 - 0,3 об, прекращают подачу аргона, герметизируют шлюз затворами и дают комаиду операторам на вход в рабочий объем камеры,Этот способ не обеспечивает высокогокачества 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 подогретым 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, В последнем, вследствие трения, скорость 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(5 Х Х 10. Следователыно, 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. ЭтсУг слой поодвигается вверх по высоте шлюза и продувка заканчивается, когда слой выходит из шлюза в средней части поперечного сечения шлюза.Наличие динамического ламинарного пограничного слоя на стенке ш;ноза препятствует продвижению диффузионного слоя вдоль стенки, что приводит к знач 1 п ельному увеличению толщины этого слоя у стенки в сравнении с его толщиной в средней части шлюза. В результате, по 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.11 овышение температуры продувочного аргана при большой теплопроводности 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 длинь 1 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 Сз "евот" аваева Корректс 1 г С. фаЙП Редактор Е. Хейфиц Текред А. Кгмышникова Заказ 722/619 11 зд. М 193 Тнрагк 1151 1 нздпнсное 11 ПО Гонск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открвдтпй 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5.ру в процессе их работы; снижает на 30 - 40% юличество вносвмых 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 работы 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.1 одовой экономический эффект от внедрения изобретения составляет около :30 тыс. руб. Способ шлюзования операторов дляобитаемых камер с инертной контролируе мой атмосферой, при котором после входаоператора воздух из шлюза вытесняют путем, продувки его аргоном, а состав газовой среды контролируют при выходе ее пз шлюза по содержанию в ней кислорода, отличающийся 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 вовнимание при экспертизе:1, Купреев В, П. и др, Влияние технологии подготовки сварочной камеры на влажность защитной атмосферы, Сварочное 25 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., 30 Энергия, 1967, с. 3 - 40 (прототип).