Przepływomierz (rotametr) gazowy

Oprócz szeregu czynników, które umożliwiają 8otrzymanie prawidłowego złącza spawanego (czyli takiego, które jest wolne od niezgodności spawalniczych) istotną rolę odgrywa gaz/ mieszanka gazów osłonowych doprowadzonych w miejsce spawania. Jej ilość jest bardzo istotna ponieważ zbyt mała może niewłaściwie ochraniać powstająca spoinę, zbyt duża zaś powoduje powstanie tzw. ruchu/przepływu turbulentnego…Jest to zjawisko polegające na burzliwym, można by powiedzieć chaotycznym przepływie ze znaczną prędkością, który stwarza doskonałe warunki do zasysania pomiędzy swoje cząsteczki – powietrza a tym samym wprowadzanie go do spoiny. Skutkiem zarówno zbyt dużej jak również małej ilości gazów osłonowych doprowadzanych do spoiny może być powstawanie niezgodności spawalniczych np. porów.

Do ustawiania odpowiedniej ilości mieszanki gazowej służą rotametry. Mogą one mieć różną budowę a także zastosowanie.

Oczywistym jest, że ilość mieszanki gazowej ustawionej na przepływomierzu, rotametrze butlowym lub sieciowym nie musi zgadzać się z rzeczywistą ilością gazu doprowadzonego do spoiny (wylatującego z dyszy gazowej uchwytu). Może to wynikać z kilku czynników, m.in.:

  • nieszczelności w miejscu połączeń przewodu doprowadzającego mieszankę z urządzeniem, bądź rotametrem (np. w miejscu opasek zaciskowych)
  • nieszczelności spowodowane uszkodzeniem przewodu doprowadzającego gaz osłonowy do urządzenia
  • nieszczelności spowodowane uszkodzeniem wężyka gazowego znajdującego się w wiązce przewodów uchwytu spawalniczego (przepalenie odpryskami, bądź przyłożeniem przewodu do gorącego miejsca spawania)
  • nieszczelności w miejscu połączenia dyszy gazowej z korpusem uchwytu spawalniczego w niektórych konstrukcjach uchwytów – problem ten został przebadany i opisany w Przeglądzie spawalnictwa nr 12/2014, pt. „Naturalne zużycie korpusu uchwytu spawalniczego stosowanego w metodzie 135. Analiza przyczyn i skutki”.                                                                                                                                        Autorzy prowadzili badania dotyczące zużywania się (ścierania) korpusu uchwytu i wynikających z tego strat mieszanki gazowej…

Najczęściej ilość mieszanki/gazu przepływająca przez rotametr podawana jest w litrach na minutę (l/min). Regulacja odbywa się za pomocą pokrętła.

Przykłady konstrukcji rozwiązań z przepływomierzem lub rotametrem.

  • Reduktor z manometrem wskazującym przepływ mieszanki gazowej (reduktor z przepływomierzem zegarowym). Jego zasada działania oparta jest na rurce Bourdona, która odkształca się poprzez zmiany ciśnienia w układzie. Odkształcenie elementu roboczego przekłada się za pomocą dźwigni na wskaźnik (strzałkę), określając zadaną ilość.
3

Reduktor z przepływomierzem zegarowym

  • Reduktor z rotametrem w kształcie pionowej rurki, wewnątrz której znajduje się element roboczy – wskaźnik. Przepływ przez nią powoduje uniesienie wskaźnika i wskazanie danej ilości gazu w l/min.
2

Reduktor z rotametrem

  • Przy spawaniu CO2 (lub mieszanką z dużą ilością tego gazu) może być konieczne zastosowanie podgrzewacza elektrycznego. Podgrzewacz zapobiega zamarzaniu reduktora, który może wystąpić np. przy większych przepływach. Na rynku można spotyka się zarówno podgrzewacze, osobno montowane do układu ale także wbudowane w korpus reduktora jak na poniższym zdjęciu, co pozwala na zmniejszenie kosztów a także zmniejsza gabaryty całego kompletu.
5

Reduktor z rotametrem i podgrzewaczem, Źródło: www.arweld.net

  • Ciekawym rozwiązaniem może być zastosowanie reduktora z podwójnym rotametrem pozwala on bowiem na korzystanie z jednej butli gazowej przez dwa urządzenia. Oczywiście trzeba się wówczas liczyć z szybszym zużywaniem się mieszanki ale z drugiej strony daje komfort użytkowania – zmiana butli następuje w jednym miejscu.
6

Reduktor z dwoma rotametrami; Źródło: www.viktoria.info.pl

Na halach produkcyjnych bardzo często gaz jest dostarczany z tzw. sieci, czyli przewodów łączących baterie gazów osłonowych (znajdujących się cały czas w jednym miejscu) z poszczególnymi stanowiskami. Reduktor główny redukuje i podtrzymuje jednakowe ciśnienie w sieci a rotametry stanowiskowe pozwalają na optymalny dobór ilości mieszanki osłonowej. Jeśli natomiast istnieje potrzeba dodatkowego zredukowania ciśnienia gazów z sieci można zastosować tzw. punkty poboru łączące funkcję reduktora i rotametru.

4

Zabudowane rotametry gazowe podpięte do sieci

Można przyjąć, że funkcje rotametru spełnia również ekonomizer do gazów. Zastosowanie takiego urządzenia pomiędzy rotametrem butlowym/sieciowym a spawarką uniemożliwia zwiększenie ilości przepływu mieszanki gdyby spawacz chciał zwiększyć jej ilość właśnie na rotametrze butlowym/sieciowym. Jego głównym zadaniem jest doprowadzenie do ekonomicznego zużycia gazu czyli np. zapobiegnięcie nagłego wzrostu ilości przepływającego gazu w momencie włączenia przycisku na uchwycie spawalniczym.

7

Ekonomizery zainstalowane: po lewej – przy reduktorze butlowym; po prawej – przy rotametrze stanowiskowym

Tak na dobrą sprawę, jeśli nie ma przeciwwskazań odnośnie częstych zmian ilości mieszanki gazowej i ciśnienie w sieci jest ustalone za pomocą reduktora centralnego/głównego ekonomizer można zamontować bezpośrednio do instalacji przy danym stanowisku.

IMG_1738

Regulacja ilości gazu osłonowego za pomocą ekonomizera (brak rotametru lub przepływomierza)

Do ostatecznej weryfikacji ilości mieszanki wylatującej z dyszy gazowej stosuje się rotametry (przepływomierze) mobilne. Sam przyrząd pomiarowy jest prostym urządzeniem i jak nazwa wskazuje polega na przepływie przez niego czynnika roboczego. W zależności o ilości gazu jak jest nastawiona znajdujący się wewnątrz wskaźnik jest podnoszony na daną wysokość. Na poniższym zdjęciu przedstawiono trzy przepływomierze różnych producentów, różniące się zarówno konstrukcją (kształtem i rodzajem materiału wskaźnika) jak i podziałką na skali.

1

Różne modele przepływomierzy mobilnych; dwa skrajne określają ilość gazu z dużą dokładnością, środkowy natomiast daje tylko orientacyjny pogląd co wynika z zastosowanych podziałek

Podsumowując, szczelność układu doprowadzającego mieszankę od butli do miejsca spawania jest bardzo istotnym parametrem sprzyjającym wykonywaniu spoiny zgodnie z zaleceniami. Jakiekolwiek nieszczelności a tym samym straty gazu można w prosty sposób zweryfikować za pomocą przepływomierzy mobilnych. Istnieje kilka rozwiązań konstrukcyjnych odnośnie reduktorów z rotametrem czy przepływomierzem. W zależności od potrzeb pozwalają one nie tylko na redukowanie ciśnienia, czy podgrzewanie gazów ale także na odpowiednią regulację i kontrolę ilości przepływającego gazu.