Об'єм, розміри та пристрій газового балона

Газовий балон - сталева ємність, призначена для зберігання та транспортування стислих, зріджених та розчинених газів під тиском.

Газові балони виготовляють із безшовних труб вуглецевої та легованої сталі. Для скраплених газів допускається застосування зварних корпусів при робочому тиску менше 3 МПа.

Деякі стандарти допускають виготовлення корпусу з алюмінію або композитних матеріалів, наприклад ISO 11439. Як композитний матеріал застосовують полімер, армований вуглецевим волокном, який має дуже високі показники міцності. Газові балони з композитних матеріалів складніші у виготовленні, але у них є головна перевага – мала вага.

Газові балони використовуються для зберігання не тільки пропану, який найчастіше застосовується в побуті, але й для інших газів, наприклад, кисень, який застосовують у медицині, також для зберігання водню, азоту, аргону, гелію, зварювальних сумішей та багатьох інших газів.

Існує безліч різновидів газових балонів, що характеризуються:

• Матеріал корпусу
  • сталеві
  • алюмінієві
  • композитні
  • побутові
  • промислові
  • автомобільні
  • туристичні
  • медичні
  • аргон
  • азот
  • ацетилен
  • водень
  • гелій
  • кисень
  • пропан
  • зварювальні суміші
  • і т.д.
  • хомут
  • різьблення
  • Права 3/4" трубна
  • Ліва 21,8 мм, 14 ниток на 1"

  У цій статті будуть розглянуті газові балони, що виготовляються за ГОСТ 949 та ГОСТ 15860, оскільки вони повсюдно використовуються у виробництві та побуті.

  Влаштування газового балона

  Перш ніж перейти до розгляду розміру та обсягу газового балона, необхідно сказати кілька слів про його пристрій.Всі вони мають схожу конструкцію - сталеву циліндричну судину, яка має опукле днище, на яке напресовується або приварюється черевик, а вгорі закінчується горловиною. У горловині є конусний отвір, куди ввертається запірний вентиль, що відповідає певному газу. З метою захисту вентиля від пошкоджень на горловину навертається запобіжний ковпак.

  Корпус балона для пропану виготовляється зварним та складається з верхнього та нижнього днища, які зварюються разом або приварюються до обичайки.

  Зварне з'єднання виконується на підкладному кільці, але допускається проводити внутрішнє обтискання однієї з деталей.

  Балони для пропану ємністю до 50 л допускається виготовляти шляхом приварювання верхнього та нижнього днища між собою, без використання обичайки. Переваги даної конструкції – це зменшення кількості зварних швів та трудомісткості виготовлення.

  При цьому існують модифікації з приварним коміром на верхнє днище, що оберігає вентиль від пошкоджень і забезпечує зручність у перенесенні.

  Об'єм газового балона

  Обсяг газового балона залежить від багатьох факторів, але головними є де він використовуватиметься і виду газу, який у ньому знаходиться. Відповідно до вимог ГОСТ 949 виготовляють стандартні газові балони об'ємом від 0,4 до 50 літрів з робочим тиском до 19,6 МПа, призначені для зберігання та перевезення зріджених, стиснутих та розчинених газів при температурі від -50 до +60ºС. Ну а ДЕРЖСТАНДАРТ 15860 містить вимоги для газових балонів ємністю 5, 12, 27 і 50 л для транспортування та зберігання зріджених вуглеводневих газів (пропан, бутан та їх суміші) при тиску до 1,6 МПа.

  Основні типи та обсяг газових балонів, що застосовуються у виробництві для зберігання та транспортування газів, представлені в таблиці нижче:

  Стандарт на технічні вимоги

  Для зберігання та транспортування аргону, гелію, вуглекислого газу у зварювальному виробництві найбільшого поширення набули балони ємністю 40 літрів, які виробляються відповідно до вимог ГОСТ 949. А для пропану та бутану найчастіше застосовують газові балони об'ємом 50 літрів 5, що виготовляються.

  Розміри газових балонів

  Розміри газових балонів (діаметр, висота, товщина стінки), як про це не важко здогадатися, залежать від необхідного об'єму. Тому в нижченаведених розділах ми детальніше розглянемо всі ці параметри окремо і в кінці об'єднаємо габарити в одну загальну таблицю.

  Діаметр газового балона

  Діаметр газового балона стандартизовано та залежить від його обсягу. Наприклад, за ГОСТ 949 вони можуть бути діаметром від 70 мм до 219 мм, а для пропану та бутану від 222 мм до 299 мм.

  Щоб не писати купу зайвого тексту, ми зібрали ці дані в таблицю.

  Об'єм, л	Діаметр газового балона, мм	Вид газу (стандарт на технічні вимоги)
  0,4	70	азот аміак аргон бутан бутилен водень повітря гелій кисень ксенон метан пропан та інші горючі гази сірчистий ангідрид вуглекислота фосген хладон хлор хлорметил хлоретил етилен зварювальні суміші (ГОСТ 949)
  0,7
  1,0	89
  1,3
  2,0
  2,0	108
  3,0
  3,0	140
  4,0
  5,0
  6,0
  7,0
  8,0	140
  10,0
  12,0
  20,0	219
  25,0
  32,0
  40,0
  50,0
  5	222	пропан бутан суміш пропану та бутану (ГОСТ 15860)
  12	222 або 250
  27	292 або 299
  50

  Товщина газового балона

  Товщина газового балона залежить не тільки від обсягу та робочого тиску, а й від марки сталі з якої він виготовляється.

  Об'єм, л	Мінімальна товщина стінки мм на тиск, МПа (кгс/см 2 )					Вид газу (стандарт на технічні вимоги)
  	з вуглецевої сталі			з легованої сталі
  	9,8 (100)	14,7 (150)	19,6 (200)	14,7 (150)	19,6 (200)
  0,4	1,6	2,2	2,9	1,6	1,9	азот аміак аргон бутан бутилен водень повітря гелій кисень ксенон метан пропан та інші горючі гази сірчистий ангідрид вуглекислота фосген хладон хлор хлорметил хлоретил етилен зварювальні суміші (ГОСТ 949)
  0,7
  1,0	1,9	2,8	3,6	1,9	2,5
  1,3
  2,0
  2,0	2,4	3,4	4,4	2,4	3,0
  3,0
  3,0	3,1	4,4	5,7	3,1	3,9
  4,0
  5,0
  6,0
  7,0
  8,0	3,1	4,4	5,7	3,1	3,9
  10,0
  12,0
  20,0	5,2	6,8	8,9	5,2	6,0
  25,0
  32,0
  40,0
  50,0

  Для транспортування пропану застосовують балони з товщиною від 2,0 мм до 3,0 мм, оскільки він зберігається при тиску 1,6 МПа.

  Об'єм, л	Мінімальна товщина стінки в мм на тиск, 1,6 МПа (16 кгс/см 2 )	Вид газу (стандарт на технічні вимоги)
  5	2,0	пропан бутан суміш пропану та бутану (ГОСТ 15860)
  12
  27	2,5
  50

  Висота газового балона

  Висота газового балона залежить від виду газу, який у ньому зберігається та транспортується. Напевно багато хто помічав, що балони для активних та інертних газів мають маленький діаметр, але вищі, а для пропану навпаки – нижчі, але їх діаметр більший.

  З метою забезпечення безпечної роботи та застосування допоміжного обладнання призначеного тільки для цього виду газу використовують спеціальні вентилі, які виключають можливість застосування редуктора, не призначеного для цього газу. Стандартні газові балони за ГОСТ 949 об'ємом до 12,0 літрів переважно виготовляються без черевиків. У таблиці нижче надана висота корпусу без урахування висоти газового вентиля, захисного ковпака та черевика.

  • 130-150 мм – довжина вентиля та/або захисного ковпака
  • 10-20 мм – зазор між днищем та опорною площиною черевика (якщо він використовується)

  Об'єм, л	Висота корпусу мм на тиск, МПа (кгс/см 2 )					Вид газу (стандарт на технічні вимоги)
  	з вуглецевої сталі			з легованої сталі
  	9,8 (100)	14,7 (150)	19,6 (200)	14,7 (150)	19,6 (200)
  0,4	165	170	175	165	165	азот аміак аргон бутан бутилен водень повітря гелій кисень ксенон метан пропан та інші горючі гази сірчистий ангідрид вуглекислота фосген хладон хлор хлорметил хлоретил етилен зварювальні суміші (ГОСТ 949)
  0,7	255	260	270	255	255
  1,0	240	250	255	240	245
  1,3	295	305	315	295	300
  2,0	425	440	455	425	435
  2,0	320	330	340	320	325
  3,0	445	460	480	445	455
  3,0	310	325	335	310	320
  4,0	385	400	415	385	395
  5,0	460	475	495	460	470
  6,0	535	555	575	535	550
  7,0	610	630	660	610	625
  8,0	680	710	740	680	700
  10,0	830	865	900	830	850
  12,0	975	1020	1060	975	1005
  20,0	730	740	770	730
  25,0	890	900	935	890
  32,0	1105	1120	1165	1105
  40,0	1350	1370	1430	1350
  50,0	1660	1685	1755	1660

  Оскільки вентилі та клапани для пропану та бутану мають стандартний пристрій та їх розміри заздалегідь відомі, то в таблиці нижче вказана довжина не тільки корпусу, а й висота газового балона в цілому. Ми ще раз нагадаємо про те, що вентилі для цих видів горючих газів мають ліве різьблення та вимагають застосування редукторів, призначених тільки для цих газів.

  Об'єм, л	Висота в мм на тиск, 1,6 МПа (16 кгс/см 2 )		Вид газу (стандарт на технічні вимоги)
  	корпуси	балона
  5	206	295	пропан бутан суміш пропану та бутану (ГОСТ 15860)
  12	397	485
  	336	425
  27	487	590
  	506
  50	840	1015
  	876

  Маса газового балона

  Маса газового балона або як її неправильно називають «вага газового балона» є також важливим показником, оскільки дозволяє встановити скільки ще залишилося газу.

  Нагадуємо, що вага – це векторна величина та вимірюється у ньютонах, а маса – скалярна величина та вимірюється у кілограмах.

  Особливо це актуально для пропану, оскільки відомо, що в балон об'ємом 50 літрів міститься 21,2 кг пропану, а маса порожнього становить 19 кг (при товщині стінки 2,5 мм). Таким чином, зваживши балон, можна точно встановити кількість газу в ньому.

  У таблиці нижче вказано масу корпусу балона без урахування ковпака, вентиля, черевика та кільця. У всіх випадках масу кільця приймають приблизно 0,3 кг.

  Об'єм, л	Маса корпусу в кг на тиск МПа (кгс/см 2 )					Вид газу (стандарт на технічні вимоги)
  	з вуглецевої сталі			з легованої сталі
  	9,8 (100)	14,7 (150)	19,6 (200)	14,7 (150)	19,6 (200)
  0,4	0,6	0,8	1,0	0,6	0,7	азот аміак аргон бутан бутилен водень повітря гелій кисень ксенон метан пропан та інші горючі гази сірчистий ангідрид вуглекислота фосген хладон хлор хлорметил хлоретил етилен зварювальні суміші (ГОСТ 949)
  0,7	0,9	1,2	1,5	0,9	1,0
  1,0	1,2	1,8	2,3	1,2	1,6
  1,3	1,5	2,2	2,8	1,5	1,9
  2,0	2,1	3,1	4,0	2,1	2,7
  2,0	2,5	3,7	4,7	2,5	3,1
  3,0	3,4	5,0	6,4	3,4	4,3
  3,0	4,1	6,0	7,9	4,1	5,3
  4,0	5,0	7,3	9,6	5,0	6,5
  5,0	5,8	8,5	11,4	5,8	7,6
  6,0	6,7	9,8	13,1	6,7	8,8
  7,0	7,6	11,1	14,9	7,6	9,9
  8,0	8,5	12,4	16,6	8,5	11,1
  10,0	10,2	15,0	20,1	10,2	13,4
  12,0	11,9	17,6	23,5	11,9	15,6
  20,0	28,5	32,3	42,0	28,5
  25,0	34,0	38,7	50,5	34,0
  32,0	42,0	47,7	62,5	42,0
  40,0	51,5	58,5	76,5	51,5
  50,0	62,5	71,3	93,0	62,5

  Маса вентиля

  Вид газу	Маса вентиля, кг
  азот, аргон, повітря, гелій, кисень, вуглекислота, зварювальні суміші	0,55
  аміак, хлор	0,52
  ацетилен	0,6
  пропан, бутан	0,32

  Маса ковпака

  Маса черевика

  Як було написано раніше, газові балони об'ємом до 12,0 л зазвичай виготовляють без черевиків.

  Тепер, коли ми маємо розуміння про масу кожного елемента окремо, можна розрахувати вагу порожнього балона.

  Приклад 1: Скільки важить кисневий балон об'ємом 40 літрів, виготовлений з легованої сталі з пластиковим ковпаком, на тиск 19,6 МПа:

  • 51,5 кг – маса корпусу
  • 0,55 кг – маса вентиля
  • 0,1 кг - маса ковпака
  • 5,2 кг - маса черевика
  • 0,3 кг - маса кільця

  Разом: 51,5 + 0,55 + 0,1 + 5,2 + 0,3 = 57,65 кг

  Приклад 2:Скільки важить ацетиленовий балон об'ємом 40 літрів виготовлений із вуглецевої сталі на тиск 19,6 МПа з ковпаком із силуміну:

  • 76,5 кг – маса корпусу
  • 0,6 кг – маса вентиля
  • 0,37 – маса ковпака
  • 5,2 кг – маса черевика
  • 0,3 кг – маса кільця

  Разом: 76,5 + 0,6 + 0,37 + 5,2 + 0,3 = 82,97 кг

  Приклад 3:Скільки важить балон з вуглекислотою об'ємом 40 літрів, виготовлений з легованої сталі на тиск 19,6 МПа з ковпаком зі сталі:

  51,5 кг – маса корпусу

  0,55 кг – маса вентиля

  1,8 кг – маса ковпака

  5,2 кг - маса черевика

  Разом: 51,5 + 0,55 + 1,8 + 5,2 + 0,3 = 59,35 кг

  Настав час пошуку відповіді питання, скільки важить балон пропану. Таблиці нижче в колонці маса корпусу вказана вага без урахування вентиля, ковпака та кільця. А в передостанньому правому стовпці – вага газового балона у повній комплектації.

  Об'єм, л	Товщина стінки, мм	Маса корпусу кг на тиск, 1,6 МПа (16 кгс/см 2 )	Маса балона в кг з урахуванням вентиля, ковпака та кільця	Вид газу (стандарт на технічні вимоги)
  5	2,0	4,0	4,2	пропан бутан суміш пропану та бутану (ГОСТ 15860)
  12	2,0	6,0	6,3
  	2,2	6,5	6,8
  27	2,5	13,0	13,3
  	3,0	14,5	14,8
  50	2,5	19,0	19,4
  	3,0	22,0	22,4

  У таблицях нижче ми зібрали воєдино всю подану вище інформацію про розміри газових балонів у тому числі про об'єм, масу, діаметр і товщину, яку можна зберегти собі та користуватися у разі потреби.

  Як невеликий висновок хочеться сказати, що в цій статті надана інформація про основну частину всієї різноманітності ємностей для зберігання газів. Зважаючи на постачання балонів з-за кордону на прилавках магазинів з'являються різні їх модифікації, які виготовляються не за вітчизняними стандартами і іноді мають зовсім іншу конфігурацію, розміри та обсяги. Також свою частку збільшення номенклатури вносять автомобілісти, оскільки в машинах застосовуються інші види балонів і кулібіни, які переробляють вуглекислотні вогнегасники в ємності для зберігання зварювальних газів.