УСТАНОВКА НАУГЛЕРОЖИВАНИЯ НИКЕЛЕВОЙ ЛЕНТЫ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к электрохимическим конденсаторам, и может быть использована в качестве оборудования для непрерывного производства никелевой ленты коллектора тока поляризуемого электрода в электродном узле электрохимического конденсатора.
Известна многокамерная печь для вакуумной цементации и закалки зубчатых колес, валов, колец и аналогичных обрабатываемых деталей (Патент RU №2639103, опубликован 19.12.2017, МПК F27B, C21D). Печь содержит три технологические камеры, выполненные в виде камеры нагрева, камеры цементации и диффузионной камеры, которые расположены одна поверх другой с образованием вертикальной компоновки. Упомянутые технологические камеры размещены между двумя камерами транспортировки со встроенными механизмами загрузки/разгрузки обрабатываемых деталей в отдельные технологические камеры/из отдельных технологических камер. Каждая технологическая камера оснащена графитовой системой нагрева с тепловой изоляцией и механизмом шаговой подачи.
Недостатком данного технического решения является невозможность его адаптации к непрерывной подаче ленты. Кроме того, науглероживание ленты не требует глубокого диффузионного проникновения углерода, в связи с чем наличие трех изолированных камер существенно снизит производительность установки.
Известна установка науглероживания металлических лент, применяемых для производства токоотводов электрохимических конденсаторов (Компания СКС г. Москва, http://scs-group.ru/portfolio/nanesenie-uglerodnogo-pokrvtija), принята за прототип. Ленты пропускаются непрерывно через трубчатую печь при температуре (900-1050)°С. Через рабочую зону печи пропускают газ. При пиролизе метана образуется слой отложений из углерода и карбидов металла, внедренных в поверхность. Избыток метана выводится из печи через штуцер и сжигается. Продукты сгорания удаляются вентиляцией. Рабочая температура печи (900-1050)°С, длина рабочей зоны печи 1200-1800 мм, мощность печи не более 13 кВт, скорость перемотки ленты от 0,5 до 1,5 м/мин, расход газа от 5 до 20 л/мин, давление газа в системе не более 5 КПа.
Недостатками прототипа являются отсутствие автоматизированного привода протяжки ленты и индикации ее наличия в печи и, как следствие, ограниченная производительность.
Проблемой создания установок науглероживания никелевой ленты для коллекторов тока поляризуемого электрода является обеспечение высокой скорости перемещения ленты через установку, определяющая ее производительность. В свою очередь, возможности увеличения скорости перемещения ленты ограничиваются временем пребывания ленты в рабочей зоне печи, для которой характерно значительное изменение температуры по ее длине.
Для решения этой проблемы в настоящей полезной модели предлагается конструкция установки науглероживания никелевой ленты, позволяющая исключить высокие температурные градиенты вдоль обрабатываемой ленты, исключить остановки в работе, связанные с повреждением и обрывом ленты и, тем самым увеличить производительность процесса науглероживания.
Установка науглероживания никелевой ленты, включающая механизм непрерывного пропускания никелевой ленты через проходную печь, выполненную с камерой в виде трубы и электронагревателем, обеспечивающая температуру 900-1050°С, снабженную устройством подачи метана и устройством дожигания продуктов пиролиза, отличающаяся тем, что электронагреватель состоит из фехралевой проволоки в керамической трубке, охватывает внешнюю поверхность камеры, выполнен в виде трубы, разъемным, состоящим из двух половин и покрыт глинисто-волокнистой теплоизоляцией, камера печи имеет длину 2800-3000 мм, с тремя зонами температурного регулирования, снабжена индикатором отсутствия ленты в печи, состоящего из соприкасающегося с лентой ведомого ролика с установленным по его оси датчиком углового перемещения и прерывателя питания системы нагрева, механизмом непрерывного пропускания никелевой ленты, выполненным из подающего барабана, принимающего барабана с электроприводом и системой автоматической коррекции скорости движения, состоящей из датчика углового перемещения и устройства управления электроприводом.
Выполнение электронагревателя в виде фехралевой проволоки в керамической трубке и охват ею внешней поверхности камеры печи в виде трубы обеспечивает быстрое достижение рабочей температуры 900-1050°С, а покрытие глинисто-волокнистой теплоизоляцией способствует увеличению точности поддержания температуры, что сокращает пусковой период в общем времени работы печи. Три зоны температурного регулирования обеспечивают снижение температурного градиента по длине печи, что позволяет увеличить ее длину, что, в свою очередь, дает возможность увеличить скорость движения ленты. Индикатор отсутствия ленты в печи представляет собой вал с энкодером, соприкасающийся с лентой. Отсутствие ленты индицируется по нулевым показаниям энкодера. Датчик отсутствия ленты позволяет своевременно отключить нагрев, чтобы в максимально короткий срок устранить обрыв ленты, а это увеличивает общую производительность печи. Датчики углового перемещения предотвращают чрезмерный натяг ленты, который приводит в конечном счете к ее обрыву и снижает производительность. Система автоматической коррекции скорости движения включает датчик углового перемещения, с помощью которого с высокой точностью определяется скорость движения ленты, частотный преобразователь, выдающий сигнал о величине коррекций угловой скорости и электропривод, передающий требуемую коррекцию частоты вращения принимающему барабану. Система позволяет стабилизировать скорость подачи ленты в печь, тем самым способствуя увеличению производительности.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана конструкция печи в разрезе на виде сверху.
На фиг. 2 показан вид сверху установки науглероживания.
1 - камера печи в виде трубы
2 - фехралевая проволока в керамической трубке
3 - глинисто-волокнистая теплоизоляция
4 - никелевая лента
5 - левая половина электронагревателя
6 - правая половина электронагревателя
7 - соединительное устройство
8 - подающий барабан
9 - принимающий барабан
10 - устройство подачи метана
11 - устройство дожигания продуктов пиролиза
12 - первая зона регулирования температуры
13 - вторая зона регулирования температуры
14 - третья зона регулирования температуры
15 - датчик углового перемещения принимающего барабана
16 - устройство управления электроприводом
17 - электропривод
18 - прерыватель питания системы нагрева
20 - ведомый ролик
21 - энкодер датчика углового перемещения
Установка науглероживания никелевой ленты включает камер у печи в виде трубы 1 длиной 2800-3000 мм и электронагреватель, выполненный разъемным, состоящим из правой 5 и левой 6 половин, фиксируемых соединительным устройством 7. Электронагреватель выполнен из фехралевой проволоки в керамической трубке 2, покрытой глинисто-волокнистой теплоизоляцией 3. Печь снабжена: механизмом непрерывного пропускания никелевой ленты 4, состоящем из подающего 8 и принимающего 9 барабанов с системой автоматической коррекции скорости движения ленты, состоящей из датчика углового перемещения 15, установленного на валу принимающего барабана 9, устройством управления 16 электропривода 17, установленного в силовом шкафу установки (на фигурах не показан), электропривода 17, установленного на электроприводе 17 принимающего барабана 9, индикатора отсутствия ленты в печи, установленного на входе ленты в печь и состоящего из энкодера 21, связанного электрически с прерывателем питания системы нагрева 18 и устройством управления электроприводом 16; устройством подачи метана 10; устройством дожигания продуктов пиролиза 11; первой 12, второй 13 и третьей 14 зонами регулирования температуры.
Установка науглероживания никелевой ленты работает следующим образом. Никелевая лента 4 посредством вращения принимающего барабана 9 перемещается с подающего барабана 8 в камеру в виде трубы 1. При индикации наличия ленты 4 в камере печи 1 с помощью индикатора отсутствия ленты в камере печи 1 в камеру печи 1 через устройство подачи метана 10 подается метан и включается нагрев электронагревателем из фехралевой проволоки в керамической трубке 2, таким образом, чтобы температура в первой 12, второй 13 и третьей 14 зонах регулирования достигла 900-1050°С. Поддержанию температуры в зонах регулирования способствует глинисто-волокнистая теплоизоляция 3. Метан подвергается пиролизу с образованием слоя углерода и карбидов металла в виде отложений и внедренных в поверхность никелевой ленты 4. Газообразные продукты пиролиза сжигаются в устройстве дожигания 11. В установившемся режиме работы установки науглероживания никелевой ленты длина пути ленты 4 в камере в виде трубы 1 обеспечивает время контактирования метана с поверхностью никеля, достаточное для качественной карбонизации при движении никелевой ленты 4 со скоростью 1,6-1,7 м/мин. Обрыв ленты 4 при работе установки науглероживания никелевой ленты предотвращает датчик углового перемещения 15. Датчик 15 предназначен для измерения скорости движения ленты с помощью мерного колеса с дискретностью 1 см/импульс. Импульсы передаются на устройство управления 16, обеспечивающее управление электроприводом 17 принимающего барабана 9. Программная конфигурация устройства управления 16 электроприводом 17, обеспечивает стабилизацию скорости электропривода 17 с большой точностью. В случае обрыва ленты 4 по сигналу энкодера 21 индикатора отсутствия ленты срабатывает прерыватель питания системы нагрева 18 и нагрев отключается, что способствует своевременному охлаждению печи и быстрому восстановлению непрерывности ленты 4, одновременно с этим сигнал об отсутствии ленты поступает на устройство управления 16 электроприводом 17, которое отключает вращение принимающего барабана 9, что позволяет избежать потерь никелевой ленты 4 и максимально быстро устранить обрыв. В случае выхода из строя электронагревателя, его ремонт сокращается удобством его извлечения за счет разблокировки соединительного устройства 7 и раздвигания правой 5 и левой 6 половин электронагревателя.
Таким образом, совокупность существенных признаков полезной модели, конструкция электронагревателя, длина печи, наличия в ней трех зон температурного регулирования, наличие индикатора отсутствия ленты в печи, механизма непрерывного пропускания никелевой ленты с системой автоматической коррекции скорости движения, обеспечивает достижение заявленного технического результата.