Установка для получения фуллеренов
Предложение относится к физико-технологическим процессам получения фуллеренов и фуллеренсодержащих композиций путем переработки углеродсодержащих исходных материалов.
Установка включает аппарат I для переработки исходного углеродсодержащего материала в реакционной камере 2, соединенной с помощью дополнительной переходной камеры 4 с устройством 3 для классификации поступающего фуллеренсодержащего продукта, и имеет узел 5 для регулирования температурного режима перед подачей продукта в каналы сферической формы - 6, стенки этих каналов имеют выемки 8 фасонными по своей геометрической форме с направляющими 9 и отверстиями 10 для ориентирования движения потока продукта. Каналы 6 выполнены из набора отдельных модульных блоков II и оснащены выходными патрубками 12 для отвода газовых фаз на фильтры 14, а полезного продукта - в контейнеры 13, в которые также направляют фуллеренсодержащие аэрозоли из фильтра 14.
Установка является многоцелевой и предназначена для переработки: твердого материала, или порошкообразного, или пылевидного, или аэрозольного и для этого имеет каналы ввода указанных исходных материалов - 15, 16 или 17, что позволяет повысить производительность и эффективность получения фуллеренсодержащих материалов.
Предложение относится к физико-технологическим процессам получения фулдеренов и фуллеренсодержащих композиций путем переработки углеродсодержащих материалов воздействием высокотемпературным полем в полости реакционной камеры.
В настоящее время известны принципиальные направления развития
этой технологии, из которых наиболее представительной является процесс получения фуллеренсодержащих материалов с помощью установки, содержащей корпус и реакционную камеру для переработки углеродсо-
держащего исходного материала и канал отвода этого продукта переработки /RU 2206500, 16.10.2001., А.Плугин/. /KU 38166, 24. 02.2004., А.Плугин/.
Существенными и очевидными недостатками известных установок
являются высокие энергетические удельные затраты на единицу массы вырабатываемого продукта, содержащего фуллерены, при значительных трудозатратах и незначительной производительности по переработке исходного углеродсодержащего материала и получения продукта.
Наиболее близкой по технической сущности и техническому результату является установка для получения фуллеренов, содержащая аппарат для возгонки углеродсодержащего материала в реакционной камере этой установки, размещенной в его корпусе, соединенной с накопительным бункером для сбора продукта переработки исходного материала и накопления фуллеренсод ежащего материала /R.U 2205790, С OIB 31/02, 10.04.2001., А. Плугин./.
Обладая определенными техническими преимуществами перед аналогами, в частности - более высокой производительностью камеры возгонки исходного материала, эта установка имеет также существенный недостаток, заключающийся в ее принципиальной конструкции, при которой отсутствуют необходимые узлы для эффективной подготовки и переработки исходного углеродсодержащего материала, что, в совокупности
не позволяет оперативно и чисто классифицировать получаемый фуллеренсодержащий материал по его фазовым составляющим, по роду и фракционности полученного продукта переработки.
Технической задачей и техническим результатом предлагаемой установки для получения фуллеренов является расширение ее технологических возможностей, во-первых, за счет возможности приема разнородных исходных материалов в одной камере, оснащенной универсальной камерой и реакционной зоной и более высокой производительности единой камеры возгонки при работе на разнородных исходных углеродсодержащих материалах; во-вторых, за счет более точной классификации продукта возгонки путем оснащения установки соответствующим блоком классификации и выбора его режимов работы за счет набора конструкции из модульных блоков.
Это достигается за счет того, что установка для получения фуллеренов, содержащая аппарат для возгонки исходного углеродсодержащего материала в его реакционной камере и устройство для классификации переработанного материала - фуллеренсодержащего материала. которе соединено с полостью реакционной камеры с помощью дополнительной переходной камеры, которая также оснащена узлом регулирования ее температурных характеристик, а устройство для классификации переработааного материала имеет набор каналов, выполненных
сферическими по форме и имеющих переменную форму кривизны, увеличивающейся по длине этих сферической формы каналов - от переходной камеры, стенки этих каналов имеют выемки фасонной формы с направляющими для материала и отверстиями для ориентирования направления движения потока фуллеренсодержащего материала и его фазовых составляющих (отдельных составляющих материалов).
При этом указанные сферической формы каналы выполнены из отдельных модульных блоков (для оперативной взаимозаменяемости).
А каждый из модульных блоков каналов имеет выходное сечение для отвода газовых фаз из фазовых (материалов) составляющих поток.
При этом каждое выходное сечение каналов соединено с полостью отдельного накопительного контейнера.
А накопительные контейнеры имеют фильтры для осаждения и накопления аэрозольных и пылевидных фудлеренсодержащих фракций переработанного материала.
Предпочтительно оснастить аппарат для возгонки углеродсодержащего вещества каналами для ввода в его рабочую полость любого углеродсодержащего материала: твердого, или порошкообразного, или пылевидного, или аэрозольного (универсальность аппарата).
Описываемая установка более полно раскрывается с указанием на графические материалы, где на фиг.1 показана техническая блок-
-схема установки для получения фуллеренов;
на фиг.2 изображен общий вид установки с сечением по оси;
на фиг.3 и фиг.4 - узлы рабочей камеры классификатора.
Установка для получения фуллеренов, выполненная в виде технического комплекса (фиг.1), содержит аппарат I, предназначенный для переработки, методом возгонки, исходного углеродсодержащего вещества в любом его исходном фазовом состоянии в реакционной камере 2, расположенной в корпусе установки; включающей также устройство для классификации 3 фуллеренсодержащего материала, полученного после возгонки углеродсодержащего вещества, которое соединено с полостью реакционной камеры 2 с помощью дополнительной переходной камеры 4; эта камера 4 оснащена узлом 5 для регулирования ее температурных характеристик за счет выбора и поддержания стабильного теплового режима в этой камере при пропуске сквозь нее материала.
Устройство для классификации 3 получаемого фуллеренсодержащего материала имеет набор каналов 6, выполненных сферическими по форме (и в сечении нормально оси, и по оси), а форма кривизны этих каналов выбрана переменной в обоих нормально ориентированных направлениях и увеличивающейся по длине этих сферических каналов, начиная от соединения с переходной камерой 4; стенки 7 каналов 6 оснащены выемками 8 фасонной формы (форма с меняющимися показателями кривизны); в этих стенках выполнены выемки 8 с направляющими щитками 9 при них и с отверстиями 10 для ориентирования направления движения потока получаемого фуллеренсодержащего материала и
его фазовых составляющих (плазмы, продуктов испарения). При этом
целесообразно каналы 6 выполнить из отдельных модульных блоков II для возможности оперативной смены того иди иного блока в зависимости от заданного и протекающего процессов возгонки материала;
а каждый из модульных блоков II имеет свое выходное сечение 12 для отвода фазовых составляющих поток и для отвода газовых фаз (используют нейтральные газы типа: Не, или Аг, или Кг), при этом каждое выходное сечение (кольцевые и центральное отверстия (фиг.2) соединено с отдельным накопительным контейнером 13; каждый контейнер имеет фильтр 14 для приема газовых фаз и осаждения фуллеренеодержащих фракций переработанного материала, которые накапливают и используют далее о общей массой полученного продукта, получаемого в результате переработки исходного углеродсодержащего материала, в качестве которого используют или твердый, или порошкообразный,или пылевидный, или аэрозольный углеродсодержащий материал (вещество), которые подают или порознь, соответственно, по каналам их ввода: 15, 16, 17, иди подают две, или подают три указанных материала.
Точное фракционирование получаемого фуллеренсодержащего материала осуществляют, подавая его на рассекатель 18 (Фиг.З) из отверстий 10 (фиг.4) каналов 6 (фиг.2), за счет такого ориентирования потока фуллереноодержащего материала фуллеренсодержащие фракции отводят через отверстия 19, а газовая фаза отводится по внешнему кольцевому каналу 20 на фильтры 14 установки.
Такое выполнение установки позволяет более эффективно вести переработку (методом возгонки) практически любого исходного углеродсодержащего материала с высокой степенью выхода фуллеренсодержащего материала, что невозможно достичь в указанных известных устаноках и в дополнительно исследованных по источникам:/ Э/,/4/,/5/,
что позволяет заявителю сделать вывод о наличии новизны и существенности отличительных признаков предлагаемой установки.
Работа установки для получения фуллеренов осуществляется следующим образом. Исходный углеродсодержащий материал (в любом его виде, как указано ранее) подают в реакционную камеру 2 по каналам 15, или каналам J6, или каналам 17, соединенным с полостью корпуса
установки (исходный материал подают или порознь, или совмещая), в реакционной камере 2 ведут возгонку исходного углеродсодержащего материала в высокотемпературном поле за счет подачи тока на электроды ( ток выбирают постоянный при А=200-300), далее материал подают в потоке инертного газа по камере 4, поддерживая тепловой режим за счет работы излучателя 5 (обкладок ТВЧ), подают фуллеренсоде-жащий материал в устройство для его классификации -3, и, пропуская его в зазорах между фасонными сферическими каналами 6 модульных блоков II, классифицируют с помощью отверстий 10 (фиг.3, узел А и фиг.4), рассекателя 18 и отверстий 19, имеющих направляющие щитки 9, а также с помощью отверстий в выемках 8 фасонной формы, выполненных в стенках каналов 6. Классифицируемый материал подают по сечениям
каналов 12 (фиг.2,1) в накопительные контейнеры 13, из которых газовые фазы, содержащие аэрозольные фракции, направляют в фильтры 14 и окончательно отделяют газ от твердого осадка, организуя, таким образом, работу установки по замкнутому циклу.
Таким образом, разработанная установка для получения фуллеренов и фуллеренсодержащего материала при переработке исходного углеродсодержащего метериала позволяет существенно расширить технические и технологические возможности за счет переработки любого исходного углеродсодержащего материала (в едином корпусе и одной реакционной камере) и одновременно регулировать и стабилизировать тепловой режим процесса с возможностью непрерывной классификации получаемого фуллеренсодержащего материала.
(56)3. RU 2205790, 10.04.2001., А.Плугин.
4. RU 2178766, 27.01.2002.. А.Плугин.
5. HU 2210537, 16.10.2001., А.Плугин.
6. US 5227038, 13.07.1993.
7. US 5876684, 02.03.1999.
8. JP П-263916, 28.09.1999.
1. Установка для получения фуллеренов, содержащая аппарат для возгонки углеродсодержащего вещества в реакционной камере с каналами его ввода и устройство для классификации фуллеренсодержащего материала, соединенное с полостью реакционной камеры с помощью дополнительной переходной камеры, которая оснащена узлом регулирования ее температурных характеристик, а устройство для классификации материала имеет набор сферических по форме каналов с переменными формами их кривизны, увеличивающейся по длине этих сферических каналов, начиная от переходной камеры, стенки каналов имеют выемки фасонной формы с направляющими и отверстиями для ориентирования направления движения потока фуллеренсодержащего материала и его фазовых составляющих в накопительный контейнер, при этом указанные сферической формы каналы выполнены из модельных отдельных блоков, а каждый из модульных блоков, формирующих сферический канал, имеет выходное сечение для отвода газовых фаз и фазовых составляющих поток.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что каждое выходное сечение сферической формы канала соединено с отдельными накопительным контейнером.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что накопительные контейнеры имеют фильтры для осаждения и накопления аэрозольных фуллеренсодержащих фракций материала.
4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что аппарат для возгонки углеродсодержащего вещества имеет каналы для ввода в его полость твердого или пылевидного, или порошкообразного, или аэрозольного углеродсодержащего вещества.
