RU2506356C1 - Installation of carbonisation of fibre viscose materials for obtaining composite carbon filaments - Google Patents
Installation of carbonisation of fibre viscose materials for obtaining composite carbon filaments Download PDFInfo
- Publication number
- RU2506356C1 RU2506356C1 RU2012129694/05A RU2012129694A RU2506356C1 RU 2506356 C1 RU2506356 C1 RU 2506356C1 RU 2012129694/05 A RU2012129694/05 A RU 2012129694/05A RU 2012129694 A RU2012129694 A RU 2012129694A RU 2506356 C1 RU2506356 C1 RU 2506356C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- installation
- housing
- upper wall
- carbonization
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к химической технологии, а именно к устройствам для получения углеродных волокнистых материалов в виде нитей, жгутов, лент, тканей, войлоков и т.п. путем термохимической обработки вискозных волокнистых материалов для получения комбинированных углеродных нитей.The present invention relates to chemical technology, namely, devices for producing carbon fiber materials in the form of threads, bundles, ribbons, fabrics, felts, etc. by thermochemical processing of viscose fiber materials to obtain combined carbon filaments.
Данное техническое предложение наилучшим образом может быть использовано по прямому назначению для изготовления углеродных волокнистых материалов. Кроме того, предлагаемое устройство может быть также применено для сушки волокнистых материалов из химических, полимерных и углеродных волокон, в том числе пропитанных полимерными связующими при получении препрегов, изготовлении наждачных бумаг и тканей и др.This technical proposal can best be used for its intended purpose for the manufacture of carbon fiber materials. In addition, the proposed device can also be used for drying fibrous materials from chemical, polymer and carbon fibers, including impregnated with polymeric binders in the preparation of prepregs, the manufacture of sandpaper and fabrics, etc.
Изготавливаемые углеродные волокнистые материалы находят применение в качестве армирующих наполнителей композитов с полимерной, углеродной, керамической и металлической матрицами различного назначения, а также теплоизоляции высокотемпературного термического оборудования, гибких и жестких электронагревателей, электродов электролитических процессов, высокотемпературных фильтров агрессивных газов, жидкостей и расплавов, в производстве спортивных изделий, в медицине.The manufactured carbon fiber materials are used as reinforcing fillers of composites with polymer, carbon, ceramic and metal matrices for various purposes, as well as thermal insulation of high-temperature thermal equipment, flexible and rigid electric heaters, electrodes of electrolytic processes, high-temperature filters of aggressive gases, liquids and melts, in production sports products in medicine.
Известен агрегат тепловой обработки волокнистого материала из гидратцеллюлозных волокнистых материалов при получении углеродных волокнистых материалов [1]. Агрегат содержит корпус с зонными нагревателями. Внутри корпуса установлена графитовая щелевидная камера, имеющая на входе и выходе затворы и патрубки для отсоса отработанных газообразных продуктов и подачи инертного газа. Под камерой расположено устройство предварительной обработки в виде короба с расположенными по центру по всей длине зонными нагревателями, и имеющее на входе и в средней части патрубки для выбросов продуктов. От входа корпуса рабочей камеры на расстоянии 60-75% всей ее длины установлено обогреваемое устройство для сжигания газообразных продуктов пиролиза. При этом графитовая щелевидная камера выполнена из графитовых плит, уложенных в поперечном направлении с зазором между каждой плитой, составляющим 0,2-0,3 толщины плиты.A known unit of heat treatment of fibrous material from hydrated cellulosic fibrous materials upon receipt of carbon fibrous materials [1]. The unit contains a housing with zone heaters. A graphite slit-shaped chamber is installed inside the casing, having gates and nozzles at the inlet and outlet for suction of the exhaust gaseous products and supply of inert gas. Under the chamber there is a pre-treatment device in the form of a box with zone heaters located in the center along the entire length, and having inlets and in the middle part of the pipe for emissions of products. A heated device for burning gaseous pyrolysis products is installed at a distance of 60-75% of its entire length from the entrance to the working chamber housing. In this case, the graphite slit-like chamber is made of graphite plates laid in the transverse direction with a gap between each plate of 0.2-0.3 plate thickness.
Агрегат-аналог, описанный выше, имеет конструкционные недостатки, которые ухудшают процесс карбонизации гидратцеллюлозных волокон и качество получаемых карбонизованных волокон.The similar unit described above has structural disadvantages that worsen the process of carbonization of hydrated cellulose fibers and the quality of the resulting carbonized fibers.
Во-первых, вход и выход исходного материала в устройство для предварительной обработки устроены в одном месте. Поэтому обработка материала в данном устройстве осуществляется в две «ветви», не изолированные друг от друга. В результате при движении нижней ветви от входа до новоротного ролика материал подсушивается, а при движении в обратном направлении верхняя ветвь материала адсорбирует влагу и летучие продукты предварительной обработки и материал поступают в камеру карбонизации во влажном состоянии, то есть эффект от такой предварительной обработки сводится к минимуму.Firstly, the input and output of the source material into the pretreatment device are arranged in one place. Therefore, the processing of material in this device is carried out in two "branches", not isolated from each other. As a result, when the lower branch moves from the inlet to the novorotor, the material is dried, and when moving in the opposite direction, the upper branch of the material absorbs moisture and volatile pre-treatment products and the material enters the carbonation chamber in the wet state, i.e. the effect of such pre-treatment is minimized .
Во-вторых, устройство для удаления летучих продуктов из камеры карбонизации выполнено в виде трубы, вваренной в корпус посередине камеры карбонизации. Такое размещение выпускного отверстия вынуждает летучие продукты, выделяющиеся при низких температурах, перемещаться в зону более высоких температур, и поэтому они взаимодействуют с карбонизуемым материалом при высоких температурах. Химическая активность низкотемпературных летучих увеличивается с возрастанием температуры, результаты их взаимодействия ухудшают качество карбонизуемого материала. Кроме того, летучие продукты карбонизации, выделяющиеся из материала при более высоких температурах и максимальной температуре обработки, вынуждены перемещаться в зону средних температур карбонизации, в которой размещено устройство для удаления летучих из камеры, и взаимодействовать с материалом, температура которого ниже температуры летучих продуктов, конденсируясь на поверхности материала. Образующийся при этом на поверхности материала тонкий слой конденсата перемещается в более высокотемпературные зоны и вторично карбонизуется с образованием на поверхности материала слоя кокса, который повышает жесткость и, следовательно, снижает качество карбонизованного материала.Secondly, the device for removing volatile products from the carbonization chamber is made in the form of a pipe welded into the body in the middle of the carbonization chamber. This arrangement of the outlet forces the volatile products released at low temperatures to move to the higher temperature zone, and therefore they interact with the carbonizable material at high temperatures. The chemical activity of low-temperature volatiles increases with increasing temperature, the results of their interaction impair the quality of the carbonizable material. In addition, the volatile carbonization products released from the material at higher temperatures and the maximum processing temperature are forced to move to the zone of medium carbonization temperatures, in which the device for removing volatiles from the chamber is located, and interact with a material whose temperature is lower than the temperature of the volatile products, condensing on the surface of the material. A thin condensate layer formed on the surface of the material is then transferred to higher temperature zones and is carbonized a second time to form a coke layer on the surface of the material, which increases rigidity and, therefore, reduces the quality of the carbonized material.
В-третьих, щелевидные камеры карбонизации и предварительной обработки в агрегате по аналогу снабжены очень узкими щелями для прохождения обрабатываемого материала, которые, как предполагается, должны увеличить скорость летучих продуктов пиролиза относительно карбонизуемого материала, однако увеличение скорости не устраняет взаимодействия летучих продуктов с карбонизуемым материалом, но усиливает интенсивность их взаимодействия за счет возрастания удельного количества летучих, контактирующих с материалом. В результате снижаются показатели свойств получаемого карбонизованного материала.Thirdly, the slit-like carbonization and pre-treatment chambers in the unit, by analogy, are equipped with very narrow slots for the passage of the processed material, which are supposed to increase the speed of the volatile pyrolysis products relative to the carbonizable material, but the increase in speed does not eliminate the interaction of volatile products with the carbonizable material, but enhances the intensity of their interaction due to an increase in the specific amount of volatiles in contact with the material. As a result, the properties of the resulting carbonized material are reduced.
Оформление выпускного устройства в виде трубы, сечение которой значительно меньше сечения щелевого канала для транспортирования карбонизуемого материала, затрудняет эвакуацию летучих продуктов из камеры карбонизации и увеличивает длительность их контакта с внутренними поверхностями камеры и, следовательно, количество образующегося конденсата, а также вероятность его каплепадения на карбонизуемый материал, что приводит к образованию прогаров и браку карбонизованного материала.The design of the exhaust device in the form of a pipe, the cross section of which is much smaller than the cross section of the slot channel for transporting carbonizable material, makes it difficult to evacuate volatile products from the carbonization chamber and increases the duration of their contact with the inner surfaces of the chamber and, consequently, the amount of condensate formed, as well as the likelihood of dropping on the carbonizable material, which leads to the formation of burnouts and the marriage of carbonized material.
Оформление аспирационных устройств для отсоса летучих продуктов на входе и выходе материала из камеры карбонизации, которые размещены в необогреваемых местах снаружи камеры, создает предпосылки для конденсации летучих продуктов, проникающих из камеры наружу через герметизирующие устройства, которые выполнены в виде прижимных вращающихся роликов, перекрывающих сечения входа и выхода материала; эффективность которых недостаточна для герметизации входных и выходных отверстий камеры карбонизации. Помимо выхода летучих, имеется большая вероятность проникновения воздуха через эти отверстия в камеру карбонизации, что также является отрицательным фактором при формировании свойств карбонизованного материала.The design of aspiration devices for suctioning volatile products at the inlet and outlet of the material from the carbonization chamber, which are placed in unheated places outside the chamber, creates the preconditions for the condensation of volatile products penetrating the chamber outward through sealing devices, which are made in the form of pressure rotating rollers that overlap the inlet sections and material output; the effectiveness of which is insufficient to seal the inlet and outlet openings of the carbonization chamber. In addition to the release of volatiles, there is a high probability of air penetrating through these openings into the carbonization chamber, which is also a negative factor in the formation of the properties of carbonized material.
Известна установка для непрерывной карбонизации ткани [2], состоящая из корпуса, в котором заключена камера карбонизации. Торцевые стенки камеры и перегородки, разделяющие камеру на температурные зоны, снабжены щелевидными отверстиями для транспортирования карбонизируемой ткани. Ввод и вывод ткани из камеры оборудованы уплотнительными коробками-затворами для предотвращения выхода летучих из камеры. Перекрытие проема в зазоре, через который транспортируется ткань, осуществляется надувной манжетой, контактирующей с тканью с минимальным трением. В затворе обеспечивается комнатная температура.A known installation for continuous carbonization of tissue [2], consisting of a housing in which the carbonization chamber is enclosed. The end walls of the chamber and the partitions dividing the chamber into temperature zones are provided with slit-like openings for transporting carbonized tissue. The input and output of tissue from the chamber are equipped with sealing boxes-shutters to prevent the exit of volatiles from the chamber. Overlap of the opening in the gap through which the fabric is transported is carried out by an inflatable cuff in contact with the fabric with minimal friction. The shutter provides room temperature.
Стенки камеры карбонизации выполнены из графитовых плит, внутри нее размещены нагревательные элементы. Снаружи вблизи входа и выхода встроены патрубки для подачи азота, а посередине - патрубок для удаления из камеры газообразных продуктов пиролиза.The walls of the carbonization chamber are made of graphite plates, heating elements are placed inside it. Outside, near the inlet and outlet, there are integrated nozzles for nitrogen supply, and in the middle there is a nozzle for removing gaseous pyrolysis products from the chamber.
По конструкции данная установка наиболее близка предлагаемой установке, поэтому принята в качестве прототипа.By design, this installation is closest to the proposed installation, therefore, adopted as a prototype.
Установка по прототипу имеет конструкционные недостатки, характерные для описанного аналога, а также обладает и другими дополнительными недостатками. Камера карбонизации изготовлена из графитовых плит. Графит обладает низкой термоокислительной стойкостью, подвержен окислению при температуре начиная с 250°C, а также хрупкостью и низкой прочностью. При эксплуатации установки имеют место частые остановы для замены вышедших из строя графитовых деталей.The installation of the prototype has structural disadvantages characteristic of the described analogue, and also has other additional disadvantages. The carbonization chamber is made of graphite plates. Graphite has a low thermo-oxidative resistance, is susceptible to oxidation at temperatures starting from 250 ° C, as well as brittleness and low strength. During operation of the unit, frequent shutdowns take place to replace failed graphite parts.
Манжеты уплотнительных затворов [3] выполнены из эластичного материала, не выдерживающего высоких температур, до которых нагрет карбонизованный материал, выходящий из камеры нагрева. Поэтому в затворе необходимо обеспечивать комнатную температуру.The cuffs of the sealing gates [3] are made of an elastic material that does not withstand the high temperatures to which the carbonized material exiting the heating chamber is heated. Therefore, the shutter must provide room temperature.
Цель изобретения - устранение указанных недостатков и повышение качества производимого карбонизированного материала за счет усовершенствования конструкции установки карбонизации.The purpose of the invention is the elimination of these shortcomings and improving the quality of the carbonized material produced by improving the design of the carbonization plant.
Поставленная цель достигается за счет того, что в установке для изготовления карбонизованных волокнистых материалов из вискозных волокон, включающей корпус и помещенную в него камеру карбонизации, торцевые стенки которых снабжены щелевыми отверстиями для ввода исходного и вывода карбонизированного материалов и уплотнительными затворами, а также электронагревательными элементами, патрубками для подачи инертного газа и вывода газообразных продуктов пиролиза, согласно предлагаемому изобретению корпус с камерой установлен наклонно под углом 10-15° к горизонтальной плоскости, отверстие для ввода исходного материала устроено в нижнем торце; камера помещена в дополнительный кожух, верхняя стенка которого отстоит от верхней стенки камеры на расстоянии 100-150 мм, снабжена поперечной щелью, протяженной во всю ширину верхней стенки камеры, и сообщается с патрубком пирамидальной формы для удаления летучих, встроенным вблизи выходного торца корпуса установки и снабженным обогревом; при этом теплоизоляция установки размещена между стенками корпуса и кожуха, нагреватели размещены снаружи камеры, причем с нижней стенкой они находятся в непосредственном контакте, а по отношению к верхней стенке крепятся с возможным переменным зазором, а камера выполнена составной из отдельных секций, изготовленных из жаропрочного и коррозионно-стойкого углеродкерамического композиционного материала, герметично сочлененных между собой через размещенную между ними теплоизоляционную прокладку, внутри камеры секции одна от другой отделены гибкими перегородками в виде шторок, перекрывающими сечение канала для транспортирования материала; дополнительно верхняя стенка камеры снабжена перфорацией, к тому же манжеты, перекрывающие проем между крышкой и днищем корпуса уплотнительных затворов, выполнены в виде чехла из гибкого высокотермостойкого углеродного волокнистого материала, заполненного углеродным войлоком, закреплены на крышке, шарнирно сочлененной с днищем корпуса, а между манжетами встроены штуцеры подачи инертного газа в закрытом (рабочем) положении затвора, создающего в нем давление, незначительно превышающее давление газовой среды в установке.This goal is achieved due to the fact that in the installation for the manufacture of carbonized fiber materials from viscose fibers, comprising a housing and a carbonization chamber placed in it, the end walls of which are provided with slotted holes for inputting and outputting carbonized materials and sealing gates, as well as electric heating elements, nozzles for supplying an inert gas and the output of gaseous products of pyrolysis, according to the invention, the housing with the camera is installed obliquely d 10-15 ° angle to the horizontal plane, the hole for entering the starting material is arranged in the lower end; the chamber is placed in an additional casing, the upper wall of which is spaced 100-150 mm from the upper wall of the chamber, is provided with a transverse slit extended across the entire width of the upper chamber wall, and communicates with a pyramidal shaped pipe for removing volatiles integrated near the outlet end of the installation equipped with heating; the thermal insulation of the installation is placed between the walls of the housing and the casing, the heaters are located outside the chamber, and they are in direct contact with the lower wall, and are mounted with a possible variable gap with the upper wall, and the chamber is made up of separate sections made of heat-resistant and corrosion-resistant carbon-ceramic composite material, hermetically articulated to each other through a heat-insulating gasket placed between them, inside the section chamber from one another Helena flexible baffles in the form of curtains, the overlapping section of the channel for conveying the material; in addition, the upper wall of the chamber is provided with perforations, in addition, cuffs covering the opening between the cover and the bottom of the sealing shutter body are made in the form of a cover made of a flexible, highly heat-resistant carbon fiber material filled with carbon felt, mounted on a cover articulated with the bottom of the body, and between the cuffs inert gas fittings are integrated in the closed (working) position of the shutter, which creates a pressure in it that slightly exceeds the pressure of the gas medium in the installation.
Размещение корпуса установки с камерой наклонно под углом 10-15°, ввод исходного материала в отверстие нижнего торца корпуса, а также наличие объемной полости между верхней стенкой камеры и верхней стенкой кожуха, ширина которой равна ширине верхней стенки камеры и которая сообщается посредством широкой выходной щели с обогреваемым патрубком пирамидальной формы, в комплексе обеспечивают выход летучих продуктов из камеры за счет естественной конвекции, выделяющихся как из нижних низкотемпературных зон нагрева, так и из верхних высокотемпературных зон.Placement of the installation casing with the camera obliquely at an angle of 10-15 °, input of the source material into the hole of the lower end of the casing, as well as the presence of a volume cavity between the upper wall of the chamber and the upper wall of the casing, the width of which is equal to the width of the upper wall of the chamber and which is communicated through a wide exit slit with a heated pyramidal nozzle, the complex provides the exit of volatile products from the chamber due to natural convection, which stand out both from the lower low-temperature heating zones and from the upper high eraturnyh zones.
Размещение нагревателей снаружи камеры карбонизации в непосредственном контакте с нижней стенкой улучшает теплопередачу в зоны нагрева, ограниченные секциями, а крепление верхних нагревателей на различном расстоянии над верхней стенкой обеспечивает необходимые условия оптимизации режима эвакуации летучих без каплепадения конденсата, а также теплового режима карбонизации в целом.Placing heaters outside the carbonization chamber in direct contact with the lower wall improves heat transfer to the heating zones, limited by sections, and attaching the upper heaters at different distances above the upper wall provides the necessary conditions for optimizing the evacuation of volatiles without dropping condensate, as well as the thermal regime of carbonization in general.
Размещение теплоизоляции установки между стенками корпуса и кожуха устраняет образование охлажденных поверхностей и предотвращает образование конденсата на пути эвакуации летучих продуктов и отработанных газов.Placing the installation's insulation between the walls of the housing and the casing eliminates the formation of chilled surfaces and prevents the formation of condensate along the evacuation path of volatile products and exhaust gases.
Выполнение камеры карбонизации составной из отдельных секций, сочлененных между собой через теплоизоляционную прокладку, предотвращает перетекание тепла от более нагретой секции к секции с меньше температурой за счет прямой кондуктивной теплопередачи, обеспечивая создание оптимального теплового режима карбонизации вискозного волокнистого материала регулированием температуры зон нагрева.The implementation of the carbonization chamber composite of separate sections, interconnected through a heat-insulating gasket, prevents heat from flowing from the warmer section to the section with lower temperature due to direct conductive heat transfer, providing the optimal thermal regime of carbonization of viscose fiber material by controlling the temperature of the heating zones.
Изготовление отдельных секций камеры из жаропрочного коррозионно-стойкого композиционного материала, каким являются углеродкерамические композиты, позволяет выполнить очень тонкую перфорацию в верхней стенке камеры и обеспечить длительную и стабильную ее работу в условиях повышенных температур и агрессивной газовой среды, включающей органические и неорганические продукты пиролиза, а также возможные нагрузки и удары в процессе эксплуатации. Хрупкость, которая свойственна графиту, зачастую приводит к поломке перфорированной верхней стенки, если она изготовлена из графита.The manufacture of individual sections of the chamber from a heat-resistant corrosion-resistant composite material, such as carbon-ceramic composites, allows for very fine perforation in the upper wall of the chamber and its long and stable operation under conditions of elevated temperatures and aggressive gas environment, including organic and inorganic pyrolysis products, and also possible loads and impacts during operation. The brittleness that is characteristic of graphite often leads to breakage of the perforated upper wall if it is made of graphite.
Снабжение верхней плиты перфорацией в сочетании с отделением одной зоны нагрева от другой посредством гибких перегородок между секциями, перекрывающих канал для транспортирования карбонизуемого материала, создает самые благоприятные условия для удаления летучих продуктов из той зоны нагрева, в которой они выделились, устраняет возможность проникновения летучих из одной зоны в другую и тем самым предотвращает взаимодействие летучих продуктов и материала с различающимися температурами нагрева. Проникновение летучих продуктов из полости эвакуации между стенками камеры и кожуха в камеру карбонизации предотвращается перфорированной верхней стенкой, через отверстия перфорации которой вытекают струи отходящих летучих продуктов пиролиза с давлением, несколько превышающем давление газовой среды в полости эвакуации летучих. Проведение термообработки вискозного волокнистого материала в условиях селективного удаления летучих из зоны реакции пиролиза и минимальной длительности их взаимодействия с материалом в момент выделения из реагирующей системы - один из главных технологических факторов повышения качества получаемого карбонизованного материала.The supply of the top plate with perforation in combination with the separation of one heating zone from another by means of flexible partitions between the sections that overlap the channel for transporting carbonizable material creates the most favorable conditions for the removal of volatile products from the heating zone in which they stand out, eliminating the possibility of volatile substances entering from one zone to another and thereby prevents the interaction of volatile products and material with different heating temperatures. The penetration of volatile products from the evacuation cavity between the walls of the chamber and the casing into the carbonization chamber is prevented by a perforated upper wall, through the perforation openings of which there are streams of exhaust volatile pyrolysis products with a pressure slightly exceeding the pressure of the gaseous medium in the volatile evacuation cavity. Carrying out heat treatment of viscose fiber material under conditions of selective removal of volatiles from the pyrolysis reaction zone and the minimum duration of their interaction with the material at the time of separation from the reacting system is one of the main technological factors for improving the quality of the obtained carbonized material.
Уплотнение ввода и вывода материала из камеры путем изготовления манжет из жаростойких углеродных волокнистых материалов (углеродной ткани) обеспечивает решение проблемы термостойкости уплотнительных затворов, снижение нагрузки на транспортируемый через затвор материал и общее усилие трения, создаваемого манжетами, благодаря очень низкому коэффициенту трения углеродной ткани, повышение надежности герметизации рабочей зоны установки за счет пневмосопротивления, создаваемого манжетой и вводимым в затвор нейтральным газом, что вносит весомый вклад в повышение стабильности процесса карбонизации и качества получаемого карбонизованного материала.Sealing the input and output of material from the chamber by manufacturing cuffs from heat-resistant carbon fiber materials (carbon cloth) provides a solution to the problem of heat resistance of the sealing gates, reducing the load on the material transported through the shutter and the total frictional force created by the cuffs due to the very low coefficient of friction of the carbon fabric, increasing reliability of sealing the working area of the installation due to the pneumatic resistance created by the cuff and the neutral gas introduced into the gate, which makes m significant contribution to improving the stability and quality of the carbonation process of the resulting carbonized material.
На фиг.1 схематично представлена конструкция предлагаемой установки для изготовления карбонизованных волокнистых материалов из вискозных волокон в продольном сечении; на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1; на фиг.3 - уплотнительный затвор в продольном сечении.Figure 1 schematically shows the design of the proposed installation for the manufacture of carbonated fibrous materials from viscose fibers in longitudinal section; figure 2 is a section along aa in figure 1; figure 3 - sealing shutter in longitudinal section.
Установка состоит из следующих основных узлов: корпуса 1, выполненного из листовой стали, помещенной в него камеры 2 карбонизации, изготовленной составной из секций 3 из углеродкерамического композита; корпус 1 с камерой 2 установлены на станине 4 наклонно, под углом 10° к горизонтальной плоскости; камера 2 и кожух 5 коробчатой формы изготовлены из листовой стали с таким размером по высоте, что верхняя стенка кожуха 5 отстоит от верхней стенки камеры 2 на расстоянии 100-150 мм. Пространство между верхней стенкой камеры 2 и верхней стенкой кожуха 5 представляет полость 6, в которую выделяют газообразные продукты пиролиза вискозного волокнистого материала. Полость 6 сообщается с поперечной пирамидальной щелью 7 длиной во всю ширину верхней стенки камеры 2. Форма щели 7 более отчетливо представлена на фиг.2. Щель 7 находится в теплоизолированном патрубке 8, который снабжен электрообогревом 9. Теплоизоляция 10 установки размещена в зазоре между корпусом 1 и кожухом 5. Верхние стенки секций 3 камеры карбонизации 2 снабжены перфорацией, отверстия 11 которой выполнены с диаметром 3-5 мм и расстоянием между отверстиями 2-3 мм. The installation consists of the following main units: a housing 1 made of sheet steel, a
Между верхними и нижними стенками секций 3 камеры 2 выполнены щелевидные каналы 12. При стыковке секций 3 щелевидные каналы 12 образуют рабочую (реакционную) зону камеры 2 карбонизации, через которую непрерывно протягивается карбонизуемый вискозный волокнистый материал 13 при помощи приводного механизма (не показан). По торцам корпуса 1 выполнены щелевые отверстия 14 для ввода исходного вискозного материала в камеру 2 карбонизации (нижний торец корпуса) и вывода карбонизованного материала (верхний торец корпуса). Щели 14 в корпусе 1 выполнены напротив щелевидного канала 12, при этом зазор между торцами секций 3 и торцевыми стенками корпуса 1 уплотнен при помощи прокладок 15. Slit-
Щели 14 для ввода и вывода материала 13 из камеры 2 снабжены уплотнительными затворами 16, конструкция которых более подробно представлена на фиг.3. Секции 3 для образования камеры 2 карбонизации герметично состыковываются друг с другом через уплотнительные теплоизолирующие прокладки 17. Количество секций 3 может быть различным в зависимости от конкретного теплового режима карбонизации. Зоны нагрева, каждая из которых ограничивается секцией 3, отделяются друг от друга гибкими шторками 18, пневмосопротивление которых превышает пневмосопротивление перфорированной верхней стенки секций 3 и всей камеры 2. Поэтому летучие продукты, выделяющиеся из карбонизуемого материала, покидают реакционную зону камеры 2 карбонизации через отверстия 11 перфорации верхней стенки камеры 2, но не перемещаются вдоль реакционной зоны из одной зоны нагрева в другую зону нагрева, тем самым обеспечивается принцип селективного удаления летучих продуктов пиролиза, заключающегося в удалении летучих из той зоны нагрева, в которой они образовались, не допуская их взаимодействия с материалом, который находится в другой температурной зоне.
Внутри реакционной зоны камеры 2 расположены валки 19 для направления и облегчения протяжки материала и предотвращения его травмирования от соприкосновения с нижней стенкой секций 3 при транспортировании. Электронагреватели 20 размещены снаружи камеры 2 карбонизации так, что нижний ряд нагревателей находится в непосредственном контакте с нижней стенкой секций 3, а верхний ряд нагревателей имеет возможность быть закрепленным над верхней стенкой на различном расстоянии от нее, в зависимости от реально устанавливаемого в процессе изготовления карбонизованного материала теплового режима карбонизации и эвакуации летучих продуктов. Патрубок 8 удаления летучих продуктов карбонизации встроен в корпус 1 над зоной максимальной температуры карбонизации, причем увеличение температуры нагрева в зонах осуществляется в направлении транспортирования материала 13 при карбонизации (обозначен стрелкой направления движения).Inside the reaction zone of the
На фиг.3 изображен продольный разрез уплотнительного затвора 16. Затвор 16 состоит из днища 21, крышки 22, которая крепится с днищем на шарнире 29, манжет 23, которых может быть несколько, но не менее двух. На фиг.3 изображен вариант конструкции затвора 16 с двумя манжетами. Манжеты 23 выполнены в виде чехла 24 из нескольких слоев углеродной ткани, который заполнен углеродным войлоком 25. Манжеты 23 прижимают карбонизуемый материал 13 к днищу 21. Материал 13 может транспортироваться через затвор в любом направлении (по стрелке А) в зависимости от места присоединения затвора 16 к корпусу 1 (на входе или на выходе). Через патрубок 28, встроенный в крышке 22 затвора, в полость между манжетами 23 подается инертный газ. Затвор 16 посредством фланца 27 крепится к корпусу 1 установки в месте впускного и выпускного щелевых отверстий 14.Figure 3 shows a longitudinal section of the sealing
Процесс карбонизации вискозного волокнистого материала на предлагаемой установке проводится следующим образом.The carbonization process of viscose fiber material in the proposed installation is carried out as follows.
Заправочный конец вискозного волокнистого материала, подготовленного к карбонизации, подшивается к материалу-протяжке из стекло- или базальтового волокна. Рулон с вискозным материалом устанавливается в выдающее устройство (не показано). При открытых крышках 22 материал-протяжка с помощью специальных инструментов (не показаны) протягивается через каналы 12 реакционной зоны камеры карбонизации 2 и заправляется в приемный механизм (не показан) на выходе из установки. Крышки 22 опускаются и фиксируются, в штуцер 28 уплотнительного затвора 16 подается инертный газ. На электронагреватели 11 и 9 подается напряжение и устанавливается заданная температура нагрева по зонам, включается транспортирующий механизм и установка считается выведенной на заданный режим карбонизации. Летучие продукты пиролиза проходят через отверстия 11 перфорации в верхней стенке камеры карбонизации 2, попадают в полость 6, по которой перемещаются к щели 7 патрубка 8 посредством естественной конвекции, и улавливаются зонтом вытяжной вентиляции. Летучие продукты на выходе из патрубка 8 способны к самовоспламенению. Для обеспечения более полного сгорания летучих может быть применено устройство для дожига.The filling end of a viscose fiber material prepared for carbonization is hemmed to a broaching material of glass or basalt fiber. A roll of viscose material is installed in a dispenser (not shown). With the lids open 22, the broaching material is drawn using special tools (not shown) through the
При завершении процесса карбонизации к концу карбонизуемого материала подшивается материал-протяжка, который остается в рабочей зоне камеры 2At the end of the carbonization process, a broaching material is hemmed to the end of the carbonizable material, which remains in the working area of
Источники информацииInformation sources
1. Патент RU 2005829 D06C 7/00, опубликован 15.01.1992 (аналог).1. Patent RU 2005829
2. Патент RU 2257429 D01F 9/16, опубликован 10.06.2003 (прототип).2. Patent RU 2257429 D01F 9/16, published June 10, 2003 (prototype).
3. Патент RU 2249635 D01F 9/133, опубликован 20.01.2004 (прототип).3. Patent RU 2249635 D01F 9/133, published January 20, 2004 (prototype).
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012129694/05A RU2506356C1 (en) | 2012-07-13 | 2012-07-13 | Installation of carbonisation of fibre viscose materials for obtaining composite carbon filaments |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012129694/05A RU2506356C1 (en) | 2012-07-13 | 2012-07-13 | Installation of carbonisation of fibre viscose materials for obtaining composite carbon filaments |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012129694A RU2012129694A (en) | 2014-01-20 |
| RU2506356C1 true RU2506356C1 (en) | 2014-02-10 |
Family
ID=49944991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012129694/05A RU2506356C1 (en) | 2012-07-13 | 2012-07-13 | Installation of carbonisation of fibre viscose materials for obtaining composite carbon filaments |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2506356C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2085628C1 (en) * | 1992-11-19 | 1997-07-27 | Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита | Apparatus for modification of carbonic fibrous material surfaces in gaseous atmosphere |
| RU2213820C1 (en) * | 2002-08-02 | 2003-10-10 | Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна | Method of producing nonwoven carbon material |
| RU2249635C2 (en) * | 1999-12-06 | 2005-04-10 | Снекма Пропюльсьон Солид | Cavity gate of apparatus for continuous processing of thin endless product |
| RU2257429C2 (en) * | 1999-12-06 | 2005-07-27 | Снекма Моторс | Method of manufacturing fabric from carbon fibers by way of continuous carbonization of cellulose fiber cloth |
| WO2006061386A1 (en) * | 2004-12-07 | 2006-06-15 | Snecma Propulsion Solide | Method of obtaining yarns or fiber sheets of carbon from a cellulose precursor |
-
2012
- 2012-07-13 RU RU2012129694/05A patent/RU2506356C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2085628C1 (en) * | 1992-11-19 | 1997-07-27 | Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита | Apparatus for modification of carbonic fibrous material surfaces in gaseous atmosphere |
| RU2249635C2 (en) * | 1999-12-06 | 2005-04-10 | Снекма Пропюльсьон Солид | Cavity gate of apparatus for continuous processing of thin endless product |
| RU2257429C2 (en) * | 1999-12-06 | 2005-07-27 | Снекма Моторс | Method of manufacturing fabric from carbon fibers by way of continuous carbonization of cellulose fiber cloth |
| RU2213820C1 (en) * | 2002-08-02 | 2003-10-10 | Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна | Method of producing nonwoven carbon material |
| WO2006061386A1 (en) * | 2004-12-07 | 2006-06-15 | Snecma Propulsion Solide | Method of obtaining yarns or fiber sheets of carbon from a cellulose precursor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012129694A (en) | 2014-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5046944A (en) | Infra-red generation | |
| US4378207A (en) | Infra-red treatment | |
| KR20140045583A (en) | Device for manufacturing recycled carbon fibers, and method for manufacturing recycled carbon fibers | |
| US5090898A (en) | Infra-red heating | |
| US10948232B2 (en) | Textile fiber drying | |
| BRPI0800455B1 (en) | PROCESS AND DEVICE FOR PRODUCTION OF A SPINDLE | |
| FI63071B (en) | ANORDNING FOER VAERMEHAERDNING AV FIBERMATTOR | |
| RU2506356C1 (en) | Installation of carbonisation of fibre viscose materials for obtaining composite carbon filaments | |
| JP3948637B2 (en) | Method and furnace for activating woven or non-woven textile sheets based on continuous carbonized filaments or spun carbonized yarn | |
| US4474552A (en) | Infra-red combinations | |
| US4443185A (en) | Heating of webs | |
| RU2520982C1 (en) | Method of carbonisation of viscose fibrous materials in process of obtaining carbon fibres | |
| US5855476A (en) | Device for heat treatment of continuous material webs | |
| JP7290032B2 (en) | Manufacturing method of carbon fiber sheet | |
| CN106811214B (en) | External heat rotary equipment and organic material conversion process | |
| CN102051712B (en) | Preoxidation device for PAN (polyacrylonitrile) precursor connector | |
| RU2534784C2 (en) | Apparatus for thermal treatment of carbon-containing fibrous materials | |
| KR102319723B1 (en) | Oxidation furnace for manufacturing carbon fiber | |
| RU2423561C1 (en) | Chamber for continuous temperature treatment of long-length fibre material | |
| CA3210675A1 (en) | Pre-stabilisation reactor and system | |
| EP0653514B1 (en) | Process and apparatus for drying sheet materials | |
| JPS6026845B2 (en) | Vertical flame retardant treatment equipment | |
| JP2002088588A (en) | Apparatus for producing activated carbon fiber | |
| US11655590B1 (en) | Through-air apparatus with cooling system | |
| WO2000014329A1 (en) | Method and drying section for dewatering a fibrous web |