СПОСОБ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОГО ВАКУУМИРОВАНИЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD OF EXPLOSION-PROOF VACUUM PUMPING IN PRODUCTION OF POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к предупреждению взрыва и пожара при производстве полимерных композиционных материалов (ПКМ).
Общеизвестен способ вакуумирования герметичных оболочек перед формованием в термокамерах и автоклавах при производстве полимерных композиционных материалов, заключающийся в откачке воздуха с парами легковоспламеняющихся жидкостей из герметичных оболочек с помощью вакуумного насоса через распределительные трубопроводы и вакуумный ресивер. Этот способ вакуумирования широко применяется при производстве ПКМ, например, в автоклавах «Scholz» (Германия), термокамерах ASC (США) и др.
Опасным фактором этого способа является то, что в процессе вакуумирования образуются взрывоопасные смеси воздуха с парами растворителей, входящими в пропиточный состав полуфабрикатов для производства ПКМ (препрегов). В вакуумных системах, которые применяются в технологических процессах формования полимерных композиционных материалов, как правило, не предусматриваются мероприятия по предупреждению взрыва паров растворителей, которые выбрасываются через вакуумную систему.
В препрегах содержится в среднем около 10% легковоспламеняющихся растворителей. При формовании в термокамере или автоклаве 300 кг препрегов через вакуумную систему выбрасывается около 30 кг паров легковоспламеняющихся растворителей, которые вместе с воздухом могут образовывать взрывоопасные смеси.
Иногда для обеспечения взрывобезопасности технологического оборудования выделяющиеся в нем горючие парогазовые смеси флегматизируют с помощью различных газообразных добавок. В качестве флегматизатора парогазовых смесей применяют азот, углекислый газ, инертные газы (аргон, гелий) и др. Выбор флегматизатора зависит от применяемых парогазовых смесей.
Количественно флегматизация характеризуется минимальной флегматизирующей концентрацией флегматизатора (МФК). Метод расчета флегматизирующих концентраций изложен в ГОСТ Р 12.3.047-98. ССБТ. «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля». При использовании флегматизаторов вакуумная система должна соответствовать расчетным параметрам.
Одним из возможных мероприятий по предупреждению взрыва и пожара при вакуумировании герметичных оболочек перед формованием ПКМ является предлагаемый авторами способ.
Способ взрывобезопасного вакуумирования герметичных оболочек перед формованием ПКМ в термокамерах и автоклавах заключается в том, что вакуумную систему (вакуумный ресивер, трубопроводы, выхлопную трубу и др.) перед началом вакуумирования заполняют газом-флегматизатором, который сужает область воспламенения или полностью устраняет возможность горения смеси воздуха с парами легковоспламеняющихся растворителей. После каждого вакуумирования систему снова заполняют газом-флегматизатором.
Способ взрывобезопасного вакуумирования поясняется графическими материалами.
Принципиальная схема системы вакуумирования герметичных оболочек перед формованием в термокамерах и автоклавах приведена на фиг.1. Она включает в себя:
- герметичные оболочки 1, в которых находятся оправки с препрегами;
- распределительный блок и трубопроводы 2 для соединения между собой частей вакуумной системы;
- вакуумный ресивер 3 для устойчивого поддержания вакуума;
- вакуумный насос 4 для создания вакуума;
- выхлопную трубу 5 вакуумного насоса с предохранительным клапаном 6 в верхней части трубы;
- трубопровод 7 с клапаном 8 для сброса вакуума,
- клапаны 9 для перекрытия трубопроводов от распределительного блока 2 к герметичным оболочкам 1;
- источник газа-флегматизатора (баллон, рампа) с регулятором давления 10.
Перед началом работ по формованию ПКМ, клапаны 8, 9 перекрывают и из трубопроводов 2, ресивера 3 с помощью вакуумного насоса 4 откачивают воздух. Регулятор давления источника газа-флегматизатора 10 настраивают на небольшое избыточное давление относительно атмосферного. После откачки воздуха из вакуумной системы ее заполняют газом-флегматизатором через трубопровод 7 и клапан 8 из источника 10. После заполнения клапан 8 закрывают. Система готова к работе.
Для вакуумирования герметичных оболочек открывают клапаны 9 и включают вакуумный насос. Воздух с парами легковоспламеняющихся растворителей из герметичных оболочек через трубопроводы 2 попадает в ресивер 3, заполненный газом-флегматизатором, который полностью устраняет возможность взрыва смеси воздуха с парами легковоспламеняющихся растворителей. Далее взрывобезопасная смесь откачивается из ресивера 3 вакуумным насосом 4 и через выхлопную трубу 5 выбрасывается наружу.
С целью предотвращения попадания воздуха в разогретую от работы насоса выхлопную трубу целесообразно выхлопную трубу также заполнить газом-флегматизатором, установив предохранительный клапан в верхней части трубы, который поддерживает в трубе небольшое избыточное давление газа-флегматизатора. Он открывается только при работе насоса. Когда насос не работает, клапан закрыт, расход газа-флегматизатора отсутствует. Принципиальная схема системы вакуумирования с подачей газа-флегматизатора в выхлопную трубу показана на фиг.2.
Предложенный способ вакуумирования направлен на предупреждение взрыва и пожара при производстве полимерных композиционных материалов и обеспечивает безопасность персонала.
Источники информации
1. ГОСТ Р 12.3.047-98. ССБТ. «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля».
2. Методика «Определение концентрационных пределов распространения пламени, минимального взрывоопасного содержания кислорода, минимальной флегматизирующей концентрации газопаровоздушных смесей при повышенных давлениях и температурах», ВНИИПО МВД России, 1996 г.