УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФУЛЛЕРЕНСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА

Предложение относится к физико-техническим методам получения фуллеренсодержащих материалов (ФСМ) путем переработки углеродсодержащего сырья и композиций (УСМ) этого материала.
Технология и технические средства для получения ФСМ в настоящее время развиваются с учетом производительности и эффективности получения этого материала. Типичными конструктивными признаками современных установок является наличие рабочей реакционной камеры, источника подачи (наложения) высокотемпературного поля на исходный УСМ, источник хладагента для предохранения от перегрева реакционной камеры, контейнеры с исходным УСМ и компонентами, содержащими углерод, источник инертного газа (Не, Аr, Кr, их смеси между собой, и - с азотом), дозаторы компонентов, канал отвода продуктов переработки (возгонки) исходного УСМ, контейнеры для накопления ФСМ [US 5393955; JP 05-009013; RU 2234457; W 603/038163; RU 2205790; RU 2187456, С01В 31/02, 2002]. Последнее из указанных технических решений является наиболее близким по сущности и достигаемому результату.
Существенными и очевидными недостатками указанных аналогов и выбранного прототипа являются: однотипность конструкции рабочей реакционной камеры; способных работать только на одном теплоносителе и одном исходном УСМ при его единственном фазовом состоянии (или твердый УСМ, или - газообразный), что ограничивает возможности таких установок по производительности и эффективности процессов получения ФСМ.
Технической задачей и положительным результатом предлагаемой установки является совершенствование ее конструкции для возможности использования любых УСМ и в любом их фазовом состоянии (используя все четыре фазовых состояния исходных материалов). Это является существенным качественно новым эффектом и новым конструктивным решением ее агрегатов, камер и узлов; ведет к существенному повышению эффективности получения ФСМ.
Указанная техническая задача и положительный результат достигаются за счет того, что установка для получения фуллеренсодержащего материала, содержит реакционную камеру, источник подачи (наложения) высокотемпературного поля, источник хладагента, контейнеры с исходными углеродсодержащими компонентами, источник инертного газа, дозаторы, канал отвода продуктов возгонки, при этом реакционная камера выполнена в виде двух коаксиально расположенных одна в другой камер с образованием зазора между ними, внутренняя камера имеет перфорированные стенки и перфорированную перемычку, соединяющую ее полость с пространством реакционной камеры, полость зазора между камерами соединена с источником жидкой фазы углеродсодержащего компонента, а полость внутренней камеры соединена с источником аэрозольного компонента и - с подающим каналом источника высокотемпературного поля, при этом под перфорированную перемычку введены магистрали подачи исходного углеродсодержащего компонента.
Установка характеризуется тем, что в качестве источника высокотемпературного поля используют плазмотрон.
Установка характеризуется также тем, что перфорированная перемычка выполнена криволинейной.
Установка, кроме того, характеризуется тем, что отверстия в перемычке выполнены в виде сопел, выходные отверстия которых ориентированы в полость реакционной камеры.
Установка раскрывается на чертежах, где:
на фиг.1 представлен общий вид установки;
на фиг.2 - рабочая реакционная камера;
на фиг.3 - деталь камеры на фиг.2;
на фиг.4 - сечение по I-I на фиг.1;
на фиг.5, 6 и 7 - сечения, соответственно, по II-II, по III-III, по IV-IV, на фиг.1.
Конструкция установки позволяет задавать любые режимы, повышать производительность и эффективность технологии получения ФСМ.
Установка содержит реакционную камеру 1, источник подачи в камеру высокотемпературного поля, предпочтительно, - плазмотрон 2; реакционная камера имеет несколько камер: 1, 3, 4 для более эффективного ведения процесса получения ФСМ; оснащена контейнерами 5 и 6 с исходными УСМ, источники 7 и 8 с газообразными компонентами (инертным газом; углеродсодержащим газом). Контейнеры оснащены дозаторами 9 подачи УСМ, а выходная магистраль 10 камеры соединена с каналом 11 отвода продуктов возгонки УСМ. Все камеры имеют двойные стенки: 12, 13, 14 и 15 коаксиально с зазором размещенные по отношению к стенкам корпуса реакционной камеры. Камера 3, соединенная своей полостью с плазмотроном 2, имеет дополнительную полость, образованную ее внутренними стенками 12 и 16, последняя - выполнена перфорированной и соединена с криволинейной перемычкой 17, имеющей перфорации в виде сопел 18, выходные отверстия которых ориентированы в камеру 1; полости этой камеры 3 соединены магистралью 19 с источником подачи жидкого УСМ, а ее внутренняя полость магистралью 20 с источником газообразного аэрозольного компонента, при этом под перемычку 17 введены каналы 21 подачи исходного аэрозольного УСМ.
Такое выполнение установки позволяет расширить набор исходных УСМ, используя все четыре фазовых состояния этих материалов.
4
2
5
Работа установки осуществляется следующим образом. Из источника 6 инертный газ (Не, Аr, Кr, смесь любого из них с азотом) подают в полость камер 3, 1, 4 установки (фиг.1, 2), вытесняя воздух; подают хладагент в кольцевые полости между камерами: 3-12, 1-13, 4-14, 10-15 (фиг.2, 4, 5, 6, 7); включают плазмотрон 2, подают от него струю ионизированного газа в камеру 3 где масса газа струи равномерно распределяется за счет наличия криволинейной перемычки 17 (фиг.2). В камеру 3 подают исходный УСМ: по магистрали 19 - жидкий компонент в виде смеси сжиженного газа (типа СH; СН и т.п.) с порошкообразным УСМ, а по магистрали 20 подают аэрозольный компонент; такой же компонент подают по каналам 21 под криволинейную перемычку 17 камеры 3, отделяющую ее от камеры 1; соединение полостей камер осуществляется через сопла 18 (фиг.2, 3).
В реакционных камерах 3 и 1 осуществляется возгонка и фазовое превращение исходных УСМ, а в камере 3 происходит окончательное формирование молекул, кластеров фуллерена и фуллерита за счет уменьшения и последующего увеличения объема камеры 4-10 после выхода ФСМ из камеры 1; отвод ФСМ осуществляют по каналу 11 на процесс непосредственного использования или на упаковку в контейнеры.
Таким образом, конструкция установки позволяет использовать все четыре фазовых состояния УСМ, что делает процесс получения ФСМ универсальным и прогрессирующим по сравнению с аналогами, имеющими неперспективную однофазную систему, фактически тупикового варианта получения ФСМ.