Устройство для графитации углеродных волокнистых материалов Советский патент 1982 года по МПК D06C7/04 D01F9/12 

1

Изобретение относится к высокотемпературной технике, в частности к аппаратам прямого нагрева, и может быть использовано в химической и электротехнической промышленности для высокотемпературной обработки углеродных тканей, лент и войлоков.

Известно устройство для непрерывной гра(})итации углеродных материалов, содержащее корпус с размещенными в нем электродами, выполненными в виде цилиндрических валков, закрепленных в держателях и установленных друг над другом по разные стороны от материала, и механизм перемещения 1.

Отличительным признаком устройства является то, что, с целью повышения КПД устройства и графитированных материалов, один из электродов-валков заземлен и снабжен приводом вращения, причем заземлен нижний валок.

Недостатком данного устройства при обработке тонких материалов, имеющих большую ширину полосы, является большой отвод тепла от обрабатываемого материала через электроды. С целью предотвращения перегрева последних, они подвергаются принудительному охлаждению, что приводит к повышенному расходу охлаждающей воды или газа. Кроме того, поверхность электрода периодически требуется очищать от конденсата зольных примесей, обрывков волокон и продуктов пиролиза выделяющихся углеводородов.

Известно также устройство для графитации углеродных волокнистых материалов, содержащее расположенные в корпусе два электрода для контактирования с материалом, один из которых связан с приводом 2.

Недостатком известного устройства является разогрев и коррозия роликов-электродов при длительной эксплуатации, необходимость прикладывания к материалу значительных растягивающих усилий в момент обработки, что приводит к его деформации. Кроме того, при нагреве жгута до высоких температур резко возрастают потери энергии за счет излучения.

Цель изобретения - повышение качества

20 материала.

Указанная цель достигается тем, что устройство для графитации углеродных волокнистых материалов, содержащее расположен-нЫе в корпусе два электрода для контактирования с материалом, один из которых выполнен в виде стержня, связанного с приводом, имеет установленную в корпусе катушку для намотки материала, выполненную в виде беличьего колеса, при этом электрод, связанный с приводом и выполнен в виде стержня и смонтирован в катушке по ее оси для закрепления на нем одного из концов материала, а. другой электрод выполнен в виде пластинчатого зажима для закрепления другого конца материала. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство в поперечном сечении относительно катушек с намотанным волокнистым материалом; на фиг. 2 - то же в продольном разрезе (вариант) без волокнистого материала. Устройство содержит расположенные в корпусе 1 два электрода 2 и 3 для контактирования с материалом 4. Электрод 2 выполнен в виде стержня и связан с приводом (не показан). Электрод 3 выполнен в виде пластинчатого зажима. В корпусе 1 установлена катушка 5 для намотки материала, выполненная в виде беличьего колеса. Катушка 3 имеет поперечные оси 6, на которые свободно одеты трубки 7, служаодие опорами для намотанного волокнистого материала 4. Электрод 2 соединен с электрической сетью через скользящий элемент 8. Беличье колесо опирается на вращающиеся опоры 9, прикрепленные к корпусу 1. Привод передает вращающий момент на электрод 2 через неэлектропроводную муфту 10. Устройство работает следующим образом. Один конец полосы подлежащего термообработке волокнистого материала пропускают между соседними поперечными трубками 7 и временно закрепляют. Вращая беличье колесо питающей катущки 5, наматывают на нее слой исходного электропроводного материала 4. Свободный внещний конец полосы закрепляют в неподвижном электроде 3, который контактирует не только с закрепленной в нем полосой, но и соприкасается боковой поверхностью с другими слоями намотанного материала 4. Освобождают от временного крепления внутренний конец полосы материала 4 и, протягивая полосу с поворотом беличьего колеса, закрепляют конец на электроде 2. Включают привод и через муфту 10 обеспечивают поворот электрода 2 до образования на нем 1-2 слоев волокнистого материала. Включают привод вращения электрода 2 и регулируют величину подаваем-ого на него электрического напряжения до получения требуемой температуры нагрева участка А обрабатываемого материала. После втягивания конца обрабатываемого материала с электродом 3 внутрь беличьего колеса отключают привод и электропитание установки, отсоединяют наружный электрод 3 от материала, отрезают не полностью термообработанный участок полосы. Обратным враш,ением электрода 2 сматывают (снимают) готовый продукт и отделяют необработанный участок. В дальнейшем, при обработке новых порций материала операции повторяют в указанной последовательности. Такие материалы, как карбонизованные плотные тканые ленты и ткани на основе кордных волокон допускается обрабатывать на воздухе, так как за короткое время нагрева и съема готовой продукции они практически не теряют своих характеристик. При обработке пористых материалов - жгутов, нитей, войлоков целесообразно устройство помещать в кожух, в котором создают неокисляюш,ую атмосферу. В процессе работы устройства 90-95% излучения с разогретой до 2500-3000°С поверхности обрабатываемого материала улавливается внешним электродом (исходным материалом), что сокращает расход электроэнергии. Принимая во внимание низкую теплопроводность углеродных волокнистых материалов и постоянный съем нагретого слоя, внешняя поверхность слоя материала 4 сохраняет начальную температуру. При эксплуатации предлагаемого устройства целесообразно охлаждать электрод 2 изнутри, например водой, а также свеженамотанный слой готового продукта, например обдувом, азотом или орошением водой. Предлагаемое устройство может быть дополнительно оснащено боковыми крыщками к беличьему колесу. В этом случае неокислительная атмосфера создается непосредственно внутри беличьего колеса и необходимость в кожухе отпадает. Кроме того, Р применении предлагаемого устройства происходит замена одного вращающегося электрода на неподвижный, что упрощает подачу электроэнергии на обрабатываемый материал и снижает опасность поражения электрическим током при обслуживании устройства. Формула изобретения Устройство для графитации углеродных волокнистых гиатериалов, содержащее расположенные в корпусе два .электрода для контактирования с материалом, один из которых выполнен в виде стержня, связанного с приводом, отличающееся тем, что, с целью повышения качества материала, оно и.меет установленную в корпусе катушку для намотки материала, выполненную в виде беличьего колеса, при этом электрод, связанный с приводом, выполнен в виде стержня, смонтирован в катушке по ее оси для закрепления на нем одного из концов материала, а другой электрод выполнен в виде пластинча