Устройство для управления процессом получения жаростойкого волокна Советский патент 1982 года по МПК G05D27/00 

Изобретение относится.к производству специальных волокон и может быт использовано в химической промышленности. Известно устройство контроля и управления процессом получения волок на; ;на основе карбида кремния, срдерщаее последовательно включенные регулирующий орган, трансформатор напряжения, выпрямитель, фильтр, соединенный через ртутные затворы с электропроводящей подложкой, амперметр и вольтметр для измерений силы тока через подложку и напряжения, приложенного к затворам р, Недостаток известного решениясостоит в том, что в нем установка силы тока в подложке производится посредством регулирующего органа опера тором вручную по показаниям микроамперметра, г. е, неоперативно и с большой погрешностью измерения и управления. Известно также устройство контроля и управления процессом получения жаростойкого волокна на электропроводящей подложке, содержащее последовательно включенные блок управления тиристорами, тиристорный усилитель, трансформатор напряжения, детектор, фильтр, соединенный с подложкой посредством затворов из жидкого металла , и датчики тока через подложку и диаметр подложки. Это устройство обеспечивает автоматическую стабилизацию тока через подложку 2. Недостаток этого устройства состоит в том, что при изменении условий охлаждения нити парогазовой смесью или при колебаниях диаметра подложки (которые неизбежны) электрическая мощность, подведенная к подложке не постоянна, так как величина сопротивления зависит от диаметра подложки и температуры. При этом температура волокна также не остается постоянной. 393 что приводит к колебаниям структуры осадка карбида бора, а следовательно к изменениям пpoннoctи волокна. Цель изобретения - повышение прочности волокна. Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит аналогово-цифровой преобразователь, датчик расхода воды с задатчиком, датчики температуры воды до и после ее контакта с затвором, датчик напряжения на затворах и задатчик температурного режима в камере пиролиза, связанные с входами аналогоцифрового преобразователя, блбк управления, подключенный своими входами к выходам аналого-цифрового преобразователя, а выходом - к входу блока тиристорного управления. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит подложку 1, камеру 2,пиролиза, жидкие затворы 3, блок тиристорного управления, трансформатор 5 напряжения, детектор 6, фильтр 7 парогазовую фазу 8, датчик 9 диаметра подложки, датчик 10 тока через подложку, датчик 11 напряжения на затворах, трубопровод 12 воды для охлаждения затвора, датчик 13 температуры воды до контакта с затвором, датчик }k температуры воды после кон такта с затвором, датчик 15 расхода воды, первый задатчик 1б второй задатчик 17 многоканальный аналогоцифровой преобразователь 18, блок 19 управления. Устройство работает следующим образом. . Нить 1 (подложка) проходит через камеру 2 пиролиза, ограниченную жидкими затворами 3, и нагревается под действием тока, получаемого от источ ника питания, образованного блоком Ц тиристорного управления, трансформатором 5 напряжения, детектором 6 и фильтром 7, выходы которого соединен с электродами затворов 3. Подаваемая в камеру 2 парогазовая фаза 8 подвер гаетсй пиролизу на раскаленной поверхности нити 1, в результате чего на последней осаждается мелкокристал лический осадок карбида кремния (SiC Факторы, определяющие кинетику процесса, контролируются посредством датчиков 9, 10, 1.1 диаметра подложки тока через подложку и напряжения на затворах 3. Выходной затвор охлаждается водой, подаваемой по трубопроводу 12. Температура воды контролируется датчиком 13 до и датчиком Н после ее контакта с выходным затвором, а ее постоянный расход обеспечивается датчиком 15 расхода воды. Первым задатчиком 16 устанавливается необходимый расход воды, поступающий на охлаждение выходного затвора. Вторым задатчиком 17 задается температурный режим в камере пиролиза 2, Выходы датчиков 9, Ю, 11, 13, 1 и задатчиков 16, 17 соединены с соответствующими входами многоканаль.ного аналого-цифрового преобразователя 18, цифровые выходы которого, соединены с цифровыми входами блока 19 управления. Далее, в соответствии с принятым в устройстве способом обработки информации, с помощью микроэвм выполняют операции определения температуры волокна по уравнению т°с-иа -р-й,(т,, где (Ь , Б , и К - физические константы; d - диаметр электропроводящей подложки; и - напряжение на затворах;I - сила тока через подложку;Т., Тл - температуры охлаждающей воды до и после контакта с выходными затворами; G - расход воды на охлаждение, .в основе которого лежит известная зависимость сопротивления подложки от температуры, известный прием определения сопротивления нагрузки по методу амперметра - вольтметра и новый прием определения поправки к результату на основе калометрических измерений (i тгт (То) второе слагаемое уравнение, - сравнения вычислительного значения температуры волокна с заданным значением, определяемым сигналом задатчиком 17,-формирования регулирующего воздействия на блок тиристорного управления 4 по типовому ПИД закону регулирования в виде последовательности синхронных по частоте с напряжением сети. Но широтно модулирован1 ых импульсов напряжения на цифровом выходе микроЭВМ.

Так как величина удельного сопротивления подложки зависит только от материала и его температуры, очевидно, что такое техническое решение обеспечивает изотермический режим на поверхности нити,, так как удельное сопротивление осадка на 6-8 порядков выше, чем, например, у вольфрама. Это, в свою очередь, позволяет поддерживать температурный режим пиролиза на оптимальном уровне , что способствует получению волокон с максимальной разрывной прочностью. Формула изобретения Устройство для управления процессом получения жаростойкого волокна в камере пиролиза, содержащее последовательно соединенные блок тиристорно го управления, трансформатор напряжения, детектор, фильтр, соединенный с подложкой через затворы из жидкого металла, и датчики тока через подложку и диаметр подложки, о т л и ч а30293 ,

ю щ е е с я тем, что, с целью повышения прочности волокна, оно дополнительно содержит аналого-цифровой преобразователь, датчик расхода воды 5 с задатчиком, датчики температуры воды до и после ее контакта с затвором, датчик напряжения на затворах и задатчик температурного режима в камере пиролиза, связанные с входами аналого-цифрового преобразователя, блок управления, подключенный своими входами к выходам аналого-цифрового преобразователя, а выходом - к входу блока тиристориого управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Прилуцкий Э. В. Исследование процесса получения непрерывных волокон карбида кремния их структуры и свойств. Реферат диссертации. Киев, 1976, СКТБ ИЛМ АН УССР. 2,Техническое решение ОКБА НПО Химавтоматика по автоматизации опытных установок по производству волокна на основе карбида.бора, 1977.