далее копипаст и фотки —
Описание, принцип работы итест драйв карбидных ламп, или попросту — карбидок. Дякина, Petzl, Альтурс, Скиф
Немного теории. Карбидки бывают двух типов: открытого и закрытого
Из серийных образцов карбидка Дякина, уральская карбидка — закрытые, большинство остальных (Petzl, Альтурс, Скиф и проч.) — открытые. В чем между ними разница? Это хорошо видно на рисунке: слева карбидка открытого типа, справа — закрытого. Любая карбидка состоит из двух камер. В нижней находится карбид. В верхней вода. Над водой еще есть пустое пространство. В открытой карбидке верхняя камера соединена с атмосферой отверстием. Обычно это дырочка в крышке заливного отверстия. В альтурсовском и петцелевском бачке дырочка спарена со штуцером под шланг. Таким образом, давление газа в верхней камере всегда равно атмосферному. А давление в нижней камере равно или чуть меньше давления столба воды в верхней камере. Как только давление ацетилена становится больше давления столба воды, ацетилен начинает пробулькивать через вентиль (капельник) в верхнюю камеру до выравнивания давлений. Когда давление ацетилена ниже давления воды, ацетилен идет только через форсунку. Условие нормальной работы карбидки — постоянное поступление воды через отверстие вентиля в нижнюю камеру. Можно записать формулу давлений на отверстии вентиля открытой карбидки. Давление сверху больше, поэтому вода беспрепятственно стекает в нижнюю камеру:
Рн2о + Ратм. > = Рс2н2 + Ратм. или Рн2о > = Рс2н2
Атмосферное давление в формуле действует на камеры через форсунку и через атмосферное отверстие в крышке.
Из формулы видно, что давление ацетилена в форсунке не может быть больше давления столба воды в бачке, сколько бы мы не подавали воду на карбид.
Иная картина в бачке закрытого типа. Конструкция отличается лишь двумя элементами. Нет отверстия, соединяющего верхнюю камеру с атмосферой. Но есть Г -образная трубка, соединяющая нижнюю камеру с надводным пространством верхней камеры. Благодаря этой трубке давление газа в обеих камерах всегда одинаково. И это давление не связано с высотой водяного столба в верхней камере. Таким образом, давление на форсунке может быть очень большим, вплоть до выбивания форсунки. Формула давлений на вентиле карбидки закрытого типа:
Рн2о + Рс2н2 + Ратм. > = Рс2н2 + Ратм. или Рн2о > = 0
Здесь также давление сверху больше и вода поступает в нижнюю камеру.
Необходимость Г-трубки станет понятна, если представить карбидку без атмосферного отверстия и без Г-трубки. Для нее будет иметь место следующая формула:
Рн2о > = Рс2н2 + Ратм.
На верхнюю камеру не действует атмосферное давление, поэтому, чтобы данное неравенство реализовалось, нужен столб воды больше 10.5 м. высотой. Это, очевидно, невозможно, и карбидка работать не будет.
Можно сделать карбидку, которая легко будет переделываться из одного типа в другой. Надо только поставить на Г- образную трубку резьбу со съемной заглушкой. И завести две крышечки для заливного отверстия: одну глухую, а другую с дырочкой. Ну и, конечно, поставить уплотняющую прокладку на вентиль. Иначе через него будет стравливаться давление закрытой карбидки.
В чем преимущества и недостатки каждого из двух типов карбидок.
Открытые карбидки.
1). Главный недостаток открытой карбидки в том, что по мере расходования воды пламя на форсунке «садится», так как оно не может быть выше давления столба воды. Поднять пламя можно, лишь залив новую порцию воды, что не всегда выполнимо. В закрытых карбидках можно неограниченно увеличивать высоту пламени, увеличивая подачу воды.
2). Если мы слишком сильно откроем вентиль воды, то лишний ацетилен будет уходить в атмосферу, минуя форсунку. А это не экономично. Непонимание этих двух пунктов приводит к тому, что человек бессмысленно увеличивает подачу воды, и, в итоге, имея маленькое пламя, за два часа выжигает всю засыпку карбида. Тогда как при правильном обращении засыпки хватает часов на пять. Но полностью исключить потери невозможно (см.п.3). В среднем, по моим наблюдениям, открытые карбидки требуют карбида раза в полтора больше, чем закрытые.
3). Экономичность открытой карбидки зависит от резкости наших движений. Когда мы двигаемся рывками, поверхность воды в бачке колышется и в эти моменты происходит пробулькивание через капельник. Когда воды остается около 0.5 см, карбидка практически уже не работает. В данном случае я бы советовал полностью закрыть вентиль. Тогда она еще будет работать некоторое время, забирая воду из влажной отработки. Закрытая карбидка не чувствительна к болтанке.
4). Открытые карбидки могут плохо работать в наклонном положении, так как, если воды осталось мало, то в наклонном или лежачем положении отверстие вентиля может оголиться от воды и давление в нижней камере мгновенно сбросится. А постоянное щелканье поджигом, занятие, прямо скажем, малоприятное. Фактически карбидка перестает хорошо работать, когда осталось около четверти полной заливки воды.
5). Из открытых карбидок вода может выливаться из атмосферного отверстия.
Закрытые карбидки.
1). Существенный недостаток таких карбидок в том, что они могут самопроизвольно выходить на форсаж, «раскочегариваться». Происходит это в том случае, если устье Г-образной трубки погрузится под воду. Тогда вода по ней начнет стекать в нижнюю камеру, быстро увеличивая пламя иногда до 20 см. и выше, пока не вышибет форсунку. В такой ситуации надо быстро отвинтить крышку заливного отверстия и таким образом сбросить давление. После этого надо подождать минуты две, пока прореагирует вся лишняя вода и снова завинтить ее.
2). Чтобы Г-образная трубка не «захлебывалась», воду в бачок нельзя заливать под самою крышку. Оставляют приблизительно сантиметр воздушного слоя. Это еще один недостаток конструкции — паразитный объем в верхней камере.
3). Данная конструкция сложнее по исполнению, так как в ней резьба вентиля должна быть герметичной и держать пусть не большое, но давление. А уплотняющие прокладки бывают капризными.
4). Еще одно неудобство закрытой карбидки: ее надо заливать водой перед самым использованием. Ведь если даже шток надежно закрыт, вода может проникнуть в нижнюю камеру через Г-образную трубку. Протреся такую карбидку по автобусам часа два, можно обнаружить, что добрая половина карбида уже превратилась в отработку. Впрочем, многие открытые карбидки тоже нельзя заливать водой заранее (см. выше, п.5).
5). Зато закрытые карбидки стабильнее работают в наклонном и лежачем положениях, меньше гаснут при ударах.
Добавление. В чем причина возникновения форсажа у закрытых карбидок? Допустим, у нас получилось слишком большое пламя. Естесственно, мы начинаем закручивать вентиль. Подача воды на карбид резко уменьшается. Соответственно, уменьшается и давление в нижней камере. Если карбидка находится в вертикальном положении, то давление между камерами выравнивается через Г-образную трубку. Все довольны. А теперь представим, что карбидка находится в горизонтальном положении (например, мы лезем по шкурнику). Если устье Г-образной трубки при этом окажется под водой, то воздушного сообщения между верхней и нижней камерами не будет. Что происходит? Г-трубка начинает всасывать воду в нижнюю камеру, где давление падает. Начинается еще больший форсаж. В ответ человек закручивает вентиль до конца. Давление сперва увеличивается, но по мере реагирования воды начинает снова падать, вызывая новое всасывание воды в нижнюю камеру. Парадокс: чем больше мы закручиваем вентиль, тем больший форсаж провоцируем. Карбидка при этом сильно разогревается, в исключительных случаях до такой степени, что из карбидки начинает лететь не ацетилен, а горячий пар. После этого принимается единственное в данном случае разумное решение. Карбидка ставится вертикально, отвинчивается крышка заливного отверстия. Давление в обеих камерах сброшено. После этого ждется две — три минуты, пока прореагирует лишняя вода. Итог. Половина карбида превратилась в отработку, перерасход воды, обожженные руки, а то и форсунка улетела. Человек громко ругается матом и клянется «выбросить эту пакость» и «купить, как все нормальные люди, открытую карбидку». Поскольку он явно не понимает, почему произошел форсаж, можно с уверенностью предположить, что в следующий раз история в точности повторится.
Чтобы подобного не происходило, надо придерживаться нескольких простых соображений.
— Не заливай воду в бачок до конца. Оставляй слой воздуха в 1 см.
— Вероятность форсажа гораздо выше в свежезалитой карбидке.
— Не уменьшай подачу воды в шкурнике или перед тем, как лезть в шкурник.
— Чем больше в бачке отработки, тем меньше вероятность форсажа, так как отработка играет роль буфера для воды.
97.Сравнительная характеристика карбидок.
Карбидка Дякина.
Закрытого типа, со всеми вытекающими плюсами и минусами. Стоимость(2004 г.) около 900 р. Материал корпуса — дюраль, остальное латунь, нержавейка. Плюсы: недорогая, качественное исполнение, легкая. Минусы: латунная резьба быстро стачивается, отчего нижняя часть бачка начинает периодически отваливаться. Обычно по данной причине и умирают. Не лениться смазывать резьбу. Латунь соединена с дюралью завальцовкой. Иногда через завальцовку травит. Лечится промазыванием эпоксидкой. Еще минус: отношение емкости для воды к емкости для карбида 200 мл./400 мл.=1:2, тогда как нормальное соотношение 1:1. Это значит, что на одну карбидную заправку требуется две заливки воды. Впрочем, данная ошибка присутствует у всех нижеперечисленных карбидок, кроме титановой.
В настоящее время не производится. Еще недавно распродавались последние запасы. У меня такая карбидка жила четыре года при интенсивном использовании, включая десять экспедиций в природные пещеры.
Карбидка Petzl.
Петцль есть Петцль, найти недостатки трудно, но можно. Большая цена: дешевле 1900 р. не сыщете (2005 г.). Еще недостаток — неудобный для пальцев вентиль. В мокрых заглинянных перчатках проскальзывает. Часто бывают проблемы с отвинчиванием нижнего стакана. Материал — дорогой пластик, нечувствительный к ударам. После распирания бачка отработкой пластик восстанавливает прежнюю форму.
Карбидка Альтурс.
Новосибирская копия петцелевской карбидки, но из дешевого полиэтилена. Вентиль — просто пальцы обломать можно. Раскалывается от сильных ударов, может дать трещину при распирании отработкой, обламываются «ножки» на нижнем стакане бачка с образованием дырки в днище. Вечные проблемы с развинчиванием. Держатель для крышечки заливного отверстия быстро отваливается. Живет недолго, но и цена вполне приятная — 400 р. Вполне годится для каменоломен.
Производится также дюралевый вариант. Прочнее полиэтиленового, но и дороже.
Карбидка «Скиф».
Производится в Киеве. Стоит в Москве от 1200р. (2005 г.) Материал — нержавейка, детали качественно сварены. Хорошо продумана резьба на стаканах (при завинчивании ободок верхнего стакана частично закрывает и сдавливает резиновую прокладку). Отношение объемов стаканов 220мл./400мл. Резьбу на заливном отверстии может переклинить — надо ставить дополнительное резиновое кольцо. Пружинка, держащая крышечку доливного отверстия выскакивает, лучше сразу поменять на какую-нибудь цепочку или просто снять. Еще недостаток конструкции — вода выливается из отверстия крышечки. Поработав минут десять в шкурнике обнаруживаешь, что половина воды уже впиталась в штаны. У петцелевской и альтурсовской карбидок этот недостаток сокращен до минимума достаточно длинным шлангом, соединяющим с атмосферой (это своеобразная «непереливашка»). Лечится данный недостаток следующим образом. Отверстие замазывается каким-нибудь влагостойким клеем. Например, эпоксидкой. Или полистиролом, густо разведенном в дихлорэтане. Отверстие должно сузиться до диаметра булавочного прокола. Очень хорошая разработка, если исправить указанные недостатки.
Титановая карбидка. Из качественно сваренного титана. Лет 15 как не производятся. Раньше делались в Перовском спелеоклубе из халявного материала. Иностранцы на ура брали целые партии. Практически неубиваемая вещь. Единственная из карбидок, где емкость для воды такая, какая и должна быть: (400мл./400мл). В общем, раритетная вещь, купить можно лишь по случаю, и, полагаю, за немалые деньги.
Уральская карбидка. Закрытого типа. Материал — дюраль. В работе данную карбидку не видел, так что ни ругать, ни хвалить не буду. Однако, бросается в глаза маленький размер и верхней и нижней камеры. Это минус — надо часто перетряхиваться и доливать воду.
И еще немного теории. Процесс, имеющий место в генераторе (бачке) карбидной лампы выражается следующей формулой:
CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2
Карбид + вода = гашеная известь + ацетилен.
В каком соотношении брать карбид и воду? Если кто еще помнит из школьного курса химии, что такое молярная масса, от может проверить. Для остальных приведу готовый ответ. На 320 г. карбида (5 моль) берется 180 г. воды (10 моль). Получается 370 г. отработки и 110 л. ацетилена. 300 г.карбида это как раз стандартная заправка на 2/3 нижней камеры бачка на 400 мл. Объем верхней камеры обычно составляет как раз 200 мл. То есть, одна заправка водой на одну заправку карбида. При номинальном расходе форсунки 14 л./ч. получаем 8 часов приличного света. Наверно, умные дяди так и считали. В реальности на 300 г. карбида уходит воды в два раза больше, и светит открытая карбидка не более 5 часов. Закрытая может светить часов 8, но пламя под конец уже довольно низкое. Почему так? А потому, что половину воды мы выбрасываем с влажной отработкой. А недолго потому, что много ацетилена идет мимо форсунки.
Теперь о форсунках. Давление в нижней камере определяется двумя факторами: давлением слоя воды (у открытых) и сопротивлением форсунки. Чем больше дырочка у форсунки (соответственно, чем больше номинальный расход), тем меньшее сопротивление оказывает форсунка, и тем меньшее давление поддерживается в нижней камере при одинаковой подаче воды. Значит, чем больше номинал форсунки, тем меньше ацетилена пробулькивает через вентиль. Ура? Берем форсунку побольше? Нет, не ура. Не берем. Чем больше номинал форсунки, тем большее давление требуется, чтобы пламя развертывалось в «рыбий хвост». Значит надо подавать больше воды… И мы больше проигрываем, чем выигрываем. Форсунка на 21 л./ч. используется на короткое время для просвета больших объемов природных пещер, при фотографировинии и т.п.
Вот приблизительные соотношения для карбидки открытого типа. При полной заправке водой (высота слоя воды = 6.4 см.): максимальная высота пламени (при пробулькивании) = 10-11 см. Это для стандартной форсунки на 14л. При слое воды 3.2 см.(ровно половина заправки) — пламя 4.5 см. При слое воды меньше 1.0 — 1.5 см. «рыбий хвост» сворачивается в обычное цилиндрическое пламя. При этом пламя превращается из ярко-белого в желтое, более темное.
Для закрытых карбидок высота пламени регулируется только отвинчиванием штока. Увеличивая подачу воды, мы получим сперва цилиндрическое пламя, потом «лепесток», потом «рыбий хвост» (вблизи номинала), потом «двурогое» пламя высотой более 15 см. При этом яркость пламени падает, сгорание происходит с большим шумом. Потом выбивает форсунку или срывает шланг.
Поломки карбидок.
Щелкаем поджиг — пламя не горит.
а). Поджиг не дает искры. Проверить, есть ли искра. Если нет, почистить жало иглы. Если поджиг не работает систематически, то можно попробовать уменьшить расстояние между иглой и корпусом поджига. Возможно, пьезокристалл не дает нужного напряжения для пробоя воздуха искрой. Чем меньше слой воздуха, тем меньшее напряжение требуется для пробоя. Чем острее игла, тем больше на ней электрический потенциал. Если искры по-прежнему нет, пользоваться зажигалкой, или выковырить пьезо из пьезозажигалки.
б). Искра есть, газ явно идет, но не поджигается.
— Возможно, поджиг перекошен и искра бьет в стороне от отверстия форсунки.
— Возможно, идет не ацетилен, а смесь с воздухом. Подождать минуту и попробовать снова.
— Поджиг также не происходит при очень сильном токе газа из форсунки (часто у закрытых карбидок).
в). Газ не идет, не поджигается даже от зажигалки. Возможно, засорилась форсунка. Попробовать прочистить.
г). Газ все равно не идет. Развинтить бачок и посмотреть, идет ли вода из штока. Если карбид мокрый, из бачка воняет ацетиленом, то проверить:
— Не травит ли резьба между стаканами. Зажечь зажигалку и провести вдоль резьбы. Если вспыхнет пламя, то резьба травит. Заменить резиновое кольцо или смазать резьбу животным жиром (из-под тушенки), сливочным маслом.
— Не переломился ли шланг. Проверяем зажигалкой, особенно места соединения шланга с бачком и с ацетой (головной частью). Чтобы шланг не переламывался, в месте соединения шланг-бачок поверх шланга ставят еще один короткий шланг большего диаметра и прихватывают хомутом. Его функция — не дать переламываться шлангу. Использовать только армированные шланги.
— Плотно ли присоединен шланг к головной части. Если постоянно соскакивает, кончик шланга разогреваем на пламени зажигалки и с силой надеваем на штуцер ацеты. Так же можно разогревать, если нужно снять шланг. Однако, прихватывать шланг на ацете хомутом категорически нельзя. При катастрофическом повышении давления шланг должен срываться (своеобразный предохранительный клапан).
д). Газ не идет. Развинтили — карбид сухой.
— Возможно, забилось отверстие капельника (вентиля). Прочистить.
— Возможно, забилось отверстие, соединяющее бачок с атмосферой и давление в нижней камере бачка подпирает воду, не давая ей течь. Прочистить отверстие. У бачка «Скиф» оно находится на крышечке для залива воды, на бачках Petzl и Альтурс выход в атмосферу находится между вложенными друг в друга шлангами. Жидкая глина может легко забить пространство между ними.
— Возможно, забился сам шланг. У некоторых конструкций шлам может забивать трубку, соединяющую нижнюю камеру со шлангом. Использовать прокладки. Карбид насыпать в женский чулок и завязывать.
е). Пламя есть, но не реагирует на открытие-закрытие вентиля.
— Мало воды. Долить воду.
ж). Воду долили, пламя все равно маленькое.
— Слишком много шлама, который действует как буфер для притока воды. Перетряхнуться.
— Слишком много карбида загрузили в бачок. Даже небольшое количество отработки забивает весь нижний объем и вода перестает поступать. Заполнять бачок не более, чем на 2/3 объема. Поскольку отработка имеет объем больший, чем исходный карбид.
з). При ударе о камень карбидка тухнет.
— Часто случается при маленьком пламени. Мало воды. Много отработки, которая мешает нормальному поступлению воды. При ударе обнажается отверстие вентиля, вызывая мгновенный сброс и без того маленького давления в нижней камере. Перетряхнуться, долить воды и сделать пламя побольше.
и). Карбидка сильно коптит.
— Грязный низкокачественный карбид. Попробовать увеличить пламя.
— Низкое пламя. На выходе из отверстия форсунки ацетилен плохо смешивается с воздухом атмосферы. В результате неполное сгорание органики. Увеличить пламя.
— Вода в подводящем шланге. Пары воды препятствуют полному сгоранию. Продуть.
к). Полная заправка карбида сгорает за 2-3 часа.
— У открытых карбидок — слишком сильно открыт вентиль. Газ уходит через атмосферное отверстие. Диагностируется по характерному урчащему звуку в бачке.
л). Форсунка не дает плоского пламени в виде рыбьего хвоста, а лишь цилиндрическое, как у свечки.
— форма отверстия изменилась от частой чистки. Увы, это необратимо, можно лишь купить новую форсунку. Можно ходить и так, но яркость плоского пламени больше при том же расходе ацетилена.
— Возможно у вас стоит форсунка на 21 л/час. Чтобы получить плоское пламя, надо увеличить подачу воды. Наиболее удобны форсунки 14 л/час. Они дают плоское пламя при сравнительно небольших расходах ацетилена.
м). Карбидка «взорвалась».
— На самом деле это не «взрыв». Если набить бачок карбидом под завязку, то его может распереть отработкой, стакан отскочит с громким хлопком или вообще треснет. Заполнять бачок не более, чем на 2/3 объема.
— Чтобы добиться настоящего взрыва, надо выполнить два условия: полностью замкнутый объем и возрастающее давление. В открытой карбидке надо заткнуть вентиль и устье трубки, идущей к шлангу, в закрытой — только трубку. В нормальной карбидке есть щитки, не дающие вязкой отработке запереть отверстие, либо мягкие прокладки, как у Петцеля и его аналогов. Если их целенаправленно снять, то возможен взрыв. Вот сценарий взрыва открытой карбидки: снимаем щиток, сперва сильно открываем воду, потом наглухо закрываем вентиль, вода из мокрой отработки продолжает реагировать с карбидом, отработка запирает шланговую трубку. Взрыв. Сценарий для закрытой карбидки еще проще: снимаем щиток и открываем воду. Подносим поближе к лицу и ждем.
н). Как-то мой товарищ потратил час на выяснение, почему у него не горит карбидка. В конце концов он догадался плюнуть на кусок карбида. А тот не зашипел: какие-то шутники положили ему кусочки кладки в генератор. Зато он очень качественно прочистил всю карбидку до последнего винтика.
карбидный генератор для горелки — фонаря
современная горелка — фонарь