Claims (6)
Изобретение относитс к электрог термическим установкам и может быть использовано в технологии получени углеродных волокнистых материалов по непрерывной схеме. Известно нагревательное устройство , состо щее из печи и двух герметичных каме,р, в которых расположены питающий и приемный механизмы Г1 Недостатком устройства вл етс быстрый выход из стро нагревательны элементов из-за их электрической эро зии и сублимации, а также необходимость защиты рабочего канала и обрабатываемого материала инертным газом . Известно нагревательное устройство , содержащее ванну, заполненную расплавом металла и разделенную, по крайней мере, одной перегородкой со сквозным каналом, направл ющие элеме ты дл перемещени волокнистого материала , нагревательный элемент дл нагрева расплава, токоподводы и прот жное устройство. Сверху ванна закрыта защитным кожухом, в котором смонтированы патрубки дл подвода защитного газа и отвода выдел ющихс летучих продуктов. Нагревательные элементы , обеспечивающие расплавение металлов типа олова, висмута, сурьмы и нагрев расплава до 900-2000С, смонтированы в керамическом корпусе ванны . В качестве теплоносител в устройстве могут быть использованы расплавы солей или окислов. Недостатком известного устройства вл етс невысока температура нагрева расплава, что обусловлено возможност ми нагревательных элементов и корпуса ванны, через который осуществл етс нагрев. Известно также нагревательное устройство , содержащее ванну с расплавом , боковые стенки которой выполнены с утолщением и направлены навстречу друг другу, изол ционную пластину , уложенную на днище ванны в сужен389 ной зоне, электроды, расположенные в торцовых стенках ванны. За смет увеличени плотности тока в центральной зоне устройство обеспечивает возможность нагрева загружаемых сверху изделий до ЗБОО-ЦООО С при относительно невысокой температуре в зоне расположени токоподводов . В качестве огнеупорной теплоизол ции днища ванны-корпуса могут быть использованы различные материалы карбиды , углерод и т.д. Недостатком этого устройства вл ютс ограниченные возможности регулировани электрического сопротивлени зоны нагрева, высокие пусковые токи при использовании в качестве тепловыдел ющего элемента металла, а также потери тепла зеркалом ванны и испарение расплава при высоких температурах . Цель изобретени - регулирование электрического сопротивлени нагревател , снижение пусковых токов. Поставленна цель достигаетс тем,J5 Другой что нагревательное устройство, содержащее ванну с расплавом, боковые стенки которой выполнены с утолщени ми , направленными навстречу друг другу, изол ционную пластину, уложен ную на днище ванны в суженной зоне, электроды, расположенные в торцовых стенках ванны, снабжено установленной в суженной зоне ванны перегородкой , нижн часть которой выполнена огнеупорно-изол ционной, при этом сама перегородка имеет возможность вертикального перемещени , а также тем, что огнеупорна изол ци выполнена из электропроводного материала с высоким электрическим сопротивле|нйем . Электропроводный материал вы полнен либо из графита, либо из пенококса , либо углеродного войлока, либо из углеродной ткани. На фиг. 1 показано устройство в продольном вертикальном разрезе; на фиг. 2 - вариант устройства, горизонтальный разрез. Устройство содержит керамический корпус-ванну 1, разделенную на два отсека подвижной перегородкой 2, обо рудованной направл ющими роликами 3, в корпусе-ванне 1 установлены электроды 4. Нижний край перегородки 2 об лицован электропроводной огнеупорной изол цией 5- Расположенный под ней участок дна ванны также облицован огнеупорной изол цией 6. Ванна запол |нена жидким электропроводным расплавом 7, через который пропущен обрабатываемый волокнистый материал 8. В других вариантах устройства предусмотрена система охлаждени электродов корпуса, а также верхний герметизирующий кожух (как и механизм привода прот жного устройства, указанные элементы на чертеже не показаны). Возможна установка последовательно нескольких перегородок с различным зазором между изол цией. Устройство работает следующим образом . В ванну 1 заливают электропроводный расплав окислов металла, например олова, алюмини или сплавов. На направл ющие ролики 3 снизу подвод т отрезок углеродного графитированного шнура или ленты. Один конец отрезка соедин ют с содержащимс в питателе (не показан) исходным волокнистым материалом - термоокисленным, частично или полностью карбонизованным. конец отрезка закрепл ют в прот жном механизме. Вместе с отрезком обрабатываемого материала 8 перегородку 2 опускают в ванну 1 и регулируют зазор между огнеупорной изол цией 5 и 6 до образовани необходимого сопротивлени суженного сечени расплава. Включают привод механизма перемещени обрабатываемого материала В и подают электрическое напр жение на электроды 4. Регулиру положение перегородки 2 или величину электрического сопротивлени , разогревают суженную масть расплава 7 между изол ци ми 5 и 6 до требуемой температуры, например и осуществл ют непрерывную термообработку волокнистого материала 8. В рабочем режиме при необходимости включают охлаждение электродов k и регулируют температуру расплава в широкой части ванны. В случае значительного окислени поверхности ванны , не закрытой перегородкой 2, на нее насыпают порошок натурального графита толщиной 5-10 мм или закрывают устройство защитным кожухом, под который подают инертный газ. При прохождении тока через расплав 7 в его суженном сечении развиваютс высокие температуры вплоть до температур кипени расплава и его испарени . Пары окислов металла отсекаютс и направл ютс перегородкой 2 в зону низких температур под ее гори5 зонтальной частью, где они конденсируютс без потерь и окислени . Анало гичным образом выбрасываютс выдел ющиес при термообработке волокнис того материала летучие продукты. Бла годар этому конструктивному признак устройство позвол ет вести обработку волокнистых материалов косвенным нагревом при температурах стойкости yi- лерода без больших потерь расплава и тепла. Ввиду большого электрического сопротивлени обрабатываемого волокнис того материала 8 и огнеупорной изол ции 5 и 6, включенных в электрическую цепь устройства параллельно с расплавом, протекающие через нихток не велики и не вызывают электрической эрозии волокна, что вл етс важ ным показателем качества получаемых на устройстве продуктов. По завершении процесса термообработки отключают электрическое напр жение , опускают перегородку 2 в крайнее положение до смыкани огнеупорной изол ции 5 и 6 и охлаждают. При последующем пуске подают на элек роды рабочее напр жение. Ввиду последовательного включени в электрическую цепь электропроводной огнеупорной изол ции, имеющей большое сопротивление, малым током разогрева ют изол цию 5 и 6 до температуры плавлени близлежащего окисла металла , электрическое сопротивление которого при нагреве возрастает на 23 пор дка. После расплавлени окислов металла подымают перегородку 2 с направл ющими роликами, осуществл ют заправку устройства обрабатываемым материалом, устанавливают перегородку 2 в требуемое положение и осуществл ют процесс. В зависимости от требуемого уровн температуры обработки и допустимой температуры поверхности расплава в зонах входа и выхода обрабатываемого материала следует измен ть тип расплава. Наиболее универсальным вл етс олово. Возможно также применение двух или более отличающихс плотностью и не смешивающихс окислов металлов с размещением легкоплавкого металла с меньшей плотностью в верхней широкой части ванны. Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства заключаютс в следующем: 0 1.Наличие перемещаемой перегородки , нижн часть которой.облицована электропроводным высокоомным материалом на основе углерода, позвол ет использовать последний в качестве встроенного внутреннего нагревател при расплавлении окислов металла, а далее - в качестве эффективной, не смачиваемой расплавом, тепловой изол ции . В результате снижаютс тепловые потери высокотемпературной зоны, упрощаетс электрическа аппаратура. 2.Изменение сечени расплава с помощью перемещени перегородки позвол ет дополнительно регулировать температуру обработки материала при посто нном направлении. 3.Перекрытие перегородкой зеркала ванны не только в суженной части, но и в широкой, позвол ет обеспечить конденсацию паров расплава в менее нагретой части ванны и предотвратить его потери. 4.Косвенный нагрев обрабатываемого углеродного волокна вплоть до температур графитации при гидростатическом обжатии его расплавом позвол ет избежать электрической и перегрева отдельных моноволокон и нитей , а также совместить процессы карбонизации и графитации в одном процессе IJ аппарате. 5.Ввиду высокой теплопроводности .расплава устройство имеет малую тепловую инерцию. 6.При монтаже в ванне несколько перегородок обеспечиваетс возможностью непрерывного многозонного нагрева . Предлагаемое устройство надежно в работе. Формула изобретени 1. Нагревательное устройство, содержащее ванну с расплавом, боковые стенки которой выполнены с утолщени ми , направленными навстречу друг другу, изол ционную пластину, уложенную на днище ванны в суженной зоне, электроды, расположенные в торцовых стенках ванны, отличающеес тем, что, с целью регулировани электрического сопротивлени нагревател , оно снабжено установленной в суженной зоне ванны перегородкой, нижн масть которой выполнена огнеупорно-изол ционной , при этом самаThe invention relates to electro-thermal installations and can be used in the technology of carbon fiber materials according to a continuous scheme. A heating device is known, consisting of a furnace and two sealed chambers, p, in which the feeding and receiving mechanisms are located. G1 The disadvantage of the device is the rapid exit from the heating elements due to their electrical erosion and sublimation, as well as the need to protect the working channel and processed material with an inert gas. A heating device is known comprising a bath filled with molten metal and separated by at least one partition with a through channel, guiding elements for moving the fibrous material, a heating element for heating the melt, a current lead and a pulling device. From above, the bath is enclosed by a protective casing in which the pipes for the supply of protective gas and the evacuation of volatile products are mounted. Heating elements to melt metals such as tin, bismuth, antimony and heating the melt to 900-2000С are mounted in the ceramic body of the bath. As a coolant in the device, melts of salts or oxides can be used. A disadvantage of the known device is the low temperature of heating the melt, which is caused by the capabilities of the heating elements and the body of the bath through which heating is carried out. It is also known to have a heating device containing a bath with a melt, the side walls of which are made with thickening and directed towards each other, an insulating plate laid on the bottom of the bath in the narrowed zone, electrodes located in the end walls of the bath. By estimating an increase in the current density in the central zone, the device provides the possibility of heating the products loaded from above to ZBOO-TsOOO C at a relatively low temperature in the location of the current leads. Various materials such as carbides, carbon, etc. can be used as a refractory thermal insulation of the bottom of the bath-body. A disadvantage of this device is the limited ability to regulate the electrical resistance of the heating zone, high inrush currents when used as a heat generating element of the metal, as well as heat loss by the bath mirror and evaporation of the melt at high temperatures. The purpose of the invention is to control the electrical resistance of the heater, reducing the inrush currents. The goal is achieved by J5 Another that a heating device containing a bath with a melt, the side walls of which are made with thickening directed towards each other, an insulating plate laid on the bottom of the bath in a narrowed zone, electrodes located in the end walls of the bath, equipped with a partition installed in the narrowed zone of the bath, the lower part of which is made of refractory-insulating, while the partition itself has the possibility of vertical movement, as well as the fact that the refractory insulation is made and of electrically conductive material with high electrical resistance. The conductive material is made of either graphite, or foamcoke, or carbon felt, or carbon cloth. FIG. 1 shows a device in longitudinal vertical section; in fig. 2 is a device variant, horizontal section. The device contains a ceramic bath body 1, divided into two compartments by a movable partition 2, equipped with guide rollers 3, and electrodes 4 are installed in the bath 1 body. The lower edge of the partition 2 is surrounded by electrically conductive refractory insulation 5; it is also lined with refractory insulation 6. The bath is filled with liquid electrically conductive melt 7, through which the processed fibrous material 8 is passed. In other embodiments of the device, a cooling system for electrodes is provided The sa as well as the upper sealing cover (as well as the drive mechanism of the stretcher, these elements are not shown in the drawing). It is possible to install several partitions in series with a different gap between the insulation. The device works as follows. An electrically conductive melt of metal oxides, such as tin, aluminum or alloys, is poured into the bath 1. A section of carbon graphite cord or tape is fed to the guide rollers 3 from below. One end of the section is connected to a raw fiber material, thermally oxidized, partially or fully carbonized, contained in a feeder (not shown). the end of the section is fixed in a pull mechanism. Together with the section of the material being processed 8, the partition 2 is lowered into the bath 1 and the gap between the refractory insulation 5 and 6 is adjusted to form the necessary resistance to the narrowed section of the melt. The mechanism for moving the processed material B is turned on and an electrical voltage is applied to the electrodes 4. By adjusting the position of the partition 2 or the value of electrical resistance, the tapered suit of the melt 7 is heated between insulators 5 and 6 to the required temperature, for example, and continuous heat treatment of the fibrous material 8 is performed In the operating mode, if necessary, turn on the cooling of the electrodes k and regulate the temperature of the melt in the wide part of the bath. In case of significant oxidation of the bath surface not covered by partition 2, natural graphite powder is poured onto it with a thickness of 5-10 mm or the device is closed with a protective cover under which inert gas is fed. When the current passes through the melt 7, high temperatures develop in its narrowed cross section up to the boiling points of the melt and its evaporation. The vapors of metal oxides are cut off and directed by the partition 2 to the low temperature zone under its horizontal part, where they condense without loss and oxidation. The volatile products released by the heat treatment of the fibers of that material are emitted in a similar manner. Due to this constructive feature, the device allows the processing of fibrous materials by indirect heating at durability temperatures of y-alloy without large losses of melt and heat. Due to the high electrical resistance of the processed fiber of that material 8 and the refractory insulation 5 and 6 included in the electrical circuit of the device in parallel with the melt, flowing through them is not large and does not cause electrical erosion of the fiber, which is an important indicator of the quality of the products obtained on the device. Upon completion of the heat treatment process, the electrical voltage is switched off, the partition wall 2 is lowered to the extreme position until the refractory insulation 5 and 6 are closed and cooled. During the subsequent start-up, a working voltage is applied to the electrodes. Due to the sequential connection of an electrically conductive refractory insulation with high resistance to the electric circuit, low current heats the insulation 5 and 6 to the melting temperature of the nearby metal oxide, the electrical resistance of which increases by 23 times during heating. After the metal oxides melt, the partition 2 is raised with the guide rollers, the device is refilled with the material being processed, the partition 2 is set to the desired position, and the process is carried out. Depending on the required level of treatment temperature and the permissible temperature of the surface of the melt in the zones of entry and exit of the material being processed, the type of the melt should be changed. The most versatile is tin. It is also possible to use two or more density-distinct and non-miscible metal oxides with the placement of a low-melting metal with a lower density in the upper broad part of the bath. The technical and economic advantages of the proposed device are as follows: 0 1. The presence of a movable partition, the lower part of which is covered with an electrically conductive high-carbon material based on carbon, allows the latter to be used as an embedded internal heater for melting metal oxides, and then - as an effective, non-wettable melt, thermal insulation. As a result, the heat loss of the high temperature zone is reduced, electrical equipment is simplified. 2. Changing the melt cross-section by moving the partition allows you to further adjust the temperature of the material processing in a constant direction. 3. Overlapping the partition wall of the bath mirror, not only in the narrowed part, but also in the wide part, allows condensation of the melt vapor in the less heated part of the bath and prevents its loss. 4. The indirect heating of the treated carbon fiber up to graphitization temperatures during hydrostatic compression by its melt avoids electrical and overheating of individual monofilaments and filaments, as well as combining carbonization and graphitization processes in one IJ process. 5. Due to the high thermal conductivity of the alloy, the device has a low thermal inertia. 6. When mounting in a bath, several partitions are provided with the possibility of continuous multi-zone heating. The proposed device is reliable in operation. Claims 1. A heating device comprising a bath with a melt, the side walls of which are made with bulges directed towards each other, an insulating plate laid on the bottom of the bath in a narrowed zone, electrodes located in the end walls of the bath, characterized in that in order to regulate the electrical resistance of the heater, it is provided with a partition installed in the narrowed zone of the bath, the bottom of which is made of refractory-insulating, while
перегородка имеет возможность вертикального перемещени .the partition has the possibility of vertical movement.
2.Устройство по п. 1, о т л и чающеес тем, что, с целью снижени пусковых токов, огнеупорна изол ци выполнена из электропроводного материала с высоким электрическим сопротивлением.2. The device according to claim 1, which is designed to ensure that, in order to reduce inrush currents, the refractory insulation is made of an electrically conductive material with high electrical resistance.
3.Устройство по п. 2, отличающеес тем, что материал с высоким электросопротивлением выполнен из графита.3. The device according to claim 2, characterized in that the material with high electrical resistance is made of graphite.
i. Устройство по п. 2, отличающеес тем, что материал с высоким электрическим сопротивлением выполнен из пенококса.i. A device according to claim 2, characterized in that the material with high electrical resistance is made of foam coke.
5.Устройство по п. 2, о т л и чающеес тем, что материал с высоким электросопротивлением выполнен из углеродного войлока.5. The device according to claim 2, that is, that the material with high electrical resistance is made of carbon felt.
6.Устройство по п. 2, о т л и чающеес тем, что материал с высоким электросопротивлением выполнен из углеродной ткани.6. The device according to claim 2, about t l and that the material with high electrical resistivity is made of carbon fabric.
Источники информации, порин тые во внимание при экспертизSources of information that are porous into account during examinations
1.Патент США № ЗЗбУбАО, кл. .263-3, 1966.1. US Patent No. ZZBUBAO, cl. .263-3, 1966.
2.Патент Франции № 1420105, кл. D Об М, 1965.2. The patent of France No. 1420105, cl. D On M, 1965.
3.Кузмин М.А. Расчет и конструирование безынерционных печей. М., Машгиз, 1961, с. 212.3. Kuzmin M.A. Calculation and design of instantaneous furnaces. M., Mashgiz, 1961, p. 212.