[发明专利]一种乙炔瓶放气性能改善方法、料浆制备方法及乙炔瓶

说明书

本发明公开了一种针对含有多孔硅酸钙填料的溶解乙炔气瓶的放气性能改善方法，填料浆料制备方法及硅酸钙多孔填料乙炔瓶。在多孔硅酸钙填料的配方中，以水玻璃作为添加剂对填料性能进行改善，其水玻璃的添加量为料浆总重量的0.1%‑2.0%。本发明具有以下优点：在保证无石棉硅酸钙多孔填料具有强度高、孔隙率高、抗振动、安全可靠等性能的基础上，提高了乙炔瓶的放气性能，在规定的放气流速条件下，不会发生喘气和喷丙酮现象。

技术领域

本发明涉及一种乙炔瓶放气性能的改善方法，具体地说是一种针对含有多孔硅酸钙填料的溶解乙炔气瓶的放气性能改善方法，填料料浆制备方法及硅酸钙多孔填料乙炔瓶。

背景技术

溶解乙炔气瓶简称乙炔瓶，广泛地应用于金属的焊接、切割、制药、火焰分析、特殊热处理加热等领域。乙炔是最简单的炔烃分子，化学性质极为活泼，极易发生分解和聚合等剧烈的化学作用，由乙炔引起的爆炸事故时有发生。研究表明，气态乙炔在极小能量的触发下即可发生爆炸，而在压力状态下的气态乙炔，爆炸的危险性明显增加。

为了有效地分散和隔离乙炔分子，需要在乙炔瓶的瓶壳内充满具有多孔结构的填料，然后在填料的毛细孔内吸附一定量的溶剂（一般为丙酮或二甲基甲酰胺），使乙炔气溶解于溶剂之中，以此减少乙炔分子相互碰撞的机会，阻止乙炔爆炸事故的发生。提高乙炔瓶在充装、运输、储存和使用过程中的安全性。

然而由于瓶内多孔填料的存在，使得乙炔瓶在释放乙炔气体的时候，乙炔气的扩散速度会受到填料与瓶壳间隙以及微孔结构的较大影响。乙炔瓶在放气过程中的气流途径示意如图1所示。当多孔填料与瓶壳之间存在较小的间隙时，放气时气流的途径如图1（a）所示，气体先由填料内部沿瓶体直径方向向瓶壁扩散，然后比较快速地沿瓶壁流向瓶口处，气体扩散的路径短，放气过程会比较顺畅；如果多孔填料与瓶壳之间没有任何间隙，放气时气流的途径如图1（b）所示，气体只能沿气瓶轴向自下而上扩散到瓶口处，由于气体扩散路径较长，气流速度慢，导致放气不畅。反之，乙炔瓶的充气过程，气流则沿着放气过程的反方向向瓶内扩散。总之，填料与瓶壳的间隙对乙炔气的充、放速度具有直接的影响。

通过图1（a）和图1（b）图示表明，填料与瓶壳之间存在一定的间隙，对乙炔瓶的放气过程具有良好的作用。在生产实践中，乙炔瓶必须具有一定的放气流速，以保证焊接、切割等操作过程对大流量乙炔的需求，ISO 11372:2011《气瓶 — 乙炔气瓶 — 充装条件和充装检验》、美国CGA G1-2003等标准，对乙炔瓶在正常使用状态下的放气流速做出了相应规定，放气流速一般不超过乙炔充装重量的1/10～1/8。也就是说，在这样的放气流速下不能产生“喘气”现象，即必须能实现连续放气，因此，保持填料与瓶壳之间微小的间隙是必要的。但是，如果间隙过大，就会在间隙内存在气态乙炔，导致乙炔瓶的安全性能下降。为了确保乙炔瓶的安全性能，我国国家标准GB/T 11638-2011《溶解乙炔气瓶》、美国的DOT-8AL等标准，均对填料与瓶壳的间隙做出了明确的规定，一般不超过填料直径或长度尺寸的0.5%，且不超多2.5mm。并且在规定的最大间隙的条件下，乙炔瓶必须通过标准规定回火等安全性能试验。由此可见，乙炔瓶的安全性能和放气性能，对填料与瓶壳的间隙有着相反的要求，构成了一对相互制约的矛盾。

另外，除了填料与瓶壳的间隙对乙炔瓶放气性能影响外，填料的空隙结构（微孔直径分布）对乙炔瓶的放气性能也有着重要的影响。研究表明，填料中微孔直径分布在1000～3000Å范围内的微孔，乙炔瓶具有较好的放气性能，而且对溶剂丙酮具有良好的吸附和毛细现象作用，可减少乙炔瓶在使用过程中的丙酮损失。否则，在乙炔瓶的使用过程中就会有大量的丙酮带出，被称之为“喷丙酮”现象。

目前，全世界绝大多数乙炔瓶均采用整体式多孔硅酸钙作为其填料，其制造过程是将石灰、硅质原料（硅藻土或石英粉）、纤维增强材料、无机悬浮剂、水等原料，经混合搅拌配制成填料料浆，然后灌注到瓶壳内。瓶内料浆在高温、高压下经过足够时间的化学反应并经烘干后，形成整体式多孔硅酸钙填料。