УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБИДОКРЕМНИЕВЫХ ВОЛОКОН
DEVICE TO PRODUCE SILICON-CARBIDE FIBERS

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для получения монофиламентных карбидокремниевых волокон, получаемых путем пиролиза паров алкилхлорсиланов на нагретом электропроводящем керне (вольфрамовой проволоке или углеродном волокне).
Известны способы и устройства для получения карбидокремниевых волокон (Цирлин A.M. Непрерывные неорганические волокна для композиционных материалов, М.: Металлургия, 1992, с.178).
В процессе получения карбидокремниевых волокон используются стеклянные трубчатые камеры, соединенные между собой затворами. Затворы служат для герметизации камер и подвода электрического питания к керну с помощью ртути. Ртуть удерживается за счет капиллярных сил, создаваемых отверстиями малого диаметра, через которые проходит керн и волокно.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству и принятым нами в качестве прототипа является устройство для получения борных нитей (Пат. РФ 2066696, МПК C21D 9/54, С23С 14/00, 1996 г.). Устройство включает сборный корпус в виде трубчатых реакционных камер, контакт-затворы с боковыми отверстиями, газовые и ртутные штуцеры, контакт-затвор, выполненный в виде помещенного в трубчатой реакционной камере полого цилиндрического вкладыша, состоящего из трех частей втулки с внутренней резьбой и наружными проточками по торцам для примыкающих к проточкам пробок с наружной резьбой и с наружным и внутренним направляющими конусами с отверстиями в вершинах, фильер, установленных в пробках и прижатых к вершинам конусов посредством крепежных элементов, уплотнительных колец из упругого материала, расположенных в проточках и имеющих ширину большую, чем ширину проточки.
Данное устройство обладает существенными недостатками, к которым можно отнести:
- многочисленные сборные и крепежные элементы;
- снижение герметичности устройства;
- затруднение очистки от ртути;
- использование большого количества ртути;
- высокое напряжение;
- высокие трудовые затраты при сборке и разборке устройства;
- наличие специальных инструментов;
- загрязнение окружающей среды.
Задачей предлагаемого изобретения является упрощение устройства, повышение его надежности и производительности, снижение количества используемой ртути, облегчение обслуживания, улучшение экологической среды.
Указанная задача решается тем, что предложено устройство для получения карбидокремниевых волокон, состоящее из одной или более камер, выполненной в виде стеклянной трубки с двумя штуцерами, для подачи газовой смеси алкилхлорсиланов с водородом, двумя ртутными штуцерами и двумя сливными штуцерами с возможностью удаления из одной или более камер жидких продуктов, образующихся при получении карбидокремниевых волокон, при этом внутри каждой камеры расположены усеченные конусообразные стеклянные элементы с отверстиями в вершинах, сужающиеся по направлению движения керна для осаждения карбида кремния и впаянные между штуцерами подвода газа с образованием резервуара для ртути, при этом керн выполнен в виде вольфрамовой проволоки или углеродного волокна, а в сужающейся части усеченных конусообразных стеклянных элементов расположены вставки из абразивостойкого материала с отверстиями.
Использование шлифов полусферической конфигурации обеспечивает быстрое, герметичное и надежное соединение стеклянных неразборных камер и позволяет осуществлять центровку технологической линии, в отличие от известных жестких соединений, таких как резьба или конические шлифы.
На фиг.1 схематично показано устройство для получения карбидокремниевых волокон.
Устройство представляет собой стеклянную неразборную цилиндрическую камеру - 1, имеющую два газовых штуцера для подвода газообразных реагентов, расположенных перпендикулярно оси камеры - 2, два ртутных штуцера - 3 и два сливных штуцера для удаления высококипящих жидких продуктов - 4, штуцеры изготовлены в виде стеклянных трубок и имеют на концах резьбовое соединение, внутри камеры размещены усеченные конусообразные стеклянные элементы - 5, сужающиеся по направлению движения керна, в узкой части усеченных конусообразных элементов вмонтированы вставки, изготовленные из абразивного материала с отверстиями небольшого диаметра, а для соединения нескольких камер на концах расположены соединительные шлифы в виде полусферы - 6.
Устройство работает следующим образом.
Через одну или несколько стеклянных неразборных цилиндрических камер 1, соединенных между собой при помощи соединительных полусферических шлифов 6, проводят центровку технологической линии, затем керн (вольфрамовая проволока) протягивают вдоль оси и нагревают прямым пропусканием электрического тока, который подводят к нижнему ртутному штуцеру 3. Параллельно керну через штуцер 2 пропускают газовую смесь алкилхлорсиланов с водородом. Проходя через конусообразные элементы 5, имеющие сужение по направлению движения керна и камеру, заполненную ртутью, на нагретую поверхность керна осаждается карбид кремния. Для осуществления протяжки керна через камеру, заполненную ртутью, и удержания ртути в резервуарах на вершинах конусных элементов впаяны вставки с отверстием малого диаметра из абразивостойкого материала. В процессе получения карбидокремниевых волокон в камерах образуются высококипящие жидкие продукты, которые удаляют через штуцеры слива 4.