УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФУЛЛЕРЕНСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА

Предложение относится к физико-техническим процессам получения фулле-рена и фуллеренсодержащих материалов (ФСМ) путем термической переработки исходных углеродсодержащих материалов (УСМ).
Современные методы получения ФСМ используют различные технические средства, из которых наиболее перспективными можно считать устройства (установки, аппараты) для получения ФСМ, которые содержат реакционную камеру для переработки исходного УСМ, электросиловое оборудование, вакуум-установку (или пневмонасос), магистрали подачи УСМ, подачи газа, отвода переработанного материала, бункеры и контейнеры приема продуктов переработки [US 5393955; JP 05-009013; W 603/038163; US 5227038; JP 1004507; RU 2057074; RU 2206500, С01В 31/02, 2003]. Последнее из указанных технических решений является наиболее близким по сущности и достигаемому положительному результату.
При наличии определенных преимуществ перед аналогами, прототип обладает рядом существенных недостатков, заключающихся в незначительной производительности устройства по переработке исходного УСМ и низкой эффективности технологии получения ФСМ ввиду его конструкции, ограниченной в использовании одновременно нескольких (и - многих) твердых УСМ, ограниченности энергетических узлов и однотипности камер возгонки и отвода продуктов переработки материала. Эти недостатки определяют ограниченность применения устройства и его неперспективность в современном многоцелевом технологическом процессе получения и использования ФСМ.
Технической задачей и положительным результатом данного устройства является существенное (на порядок и более) увеличение производительности всех агрегатов устройства по процессу переработки исходных УСМ и получения конечного продукта - ФСМ и их композиций; снижение при этом удельных производственных энерго- и трудозатрат; повышение технологической культуры производства указанного продукта при полном соблюдении установленных экологических норм для данной технологии.
Указанная техническая задача и результат достигается тем, что устройство для получения фуллеренсодержащего материала, содержит реакционную камеру для переработки исходного углеродсодержащего материала, электросиловое оборудование, вакуум-установку, магистрали подачи материала, газа, отвода материала, бункеры приема продуктов переработки, при этом устройство снабжено магазином с исходным материалом в виде множества стержней, имеющим несколько секторов с ячейками для этих стержней, оснащенного шаговыми приводными редукторами для отдельной подачи стержней в реакционную камеру, которая снабжена единым коаксиально расположенным электродом, камера соединена рабочим пространством с электростатическим фильтром и контейнером, которые сообщены с помощью трубчатых магистралей с камерой хранения продукта переработки.
Устройство характеризуется тем, что секторы со стержнями оснащены приспособлением в виде скребков и щеток для очистки ячеек при техобслуживании его узлов.
Устройство также характеризуется тем, что трубчатые магистрали от вакуум-установки имеют клапаны для перекрытия магистралей и - обратной подачи инертного газа.
Устройство представлено в общем виде на прилагаемом чертеже, где показана его технологическая комплектация.
Устройство содержит реакционную камеру 1 с центральным коаксиально расположенным электродом 2 и расходным УСМ-3 в виде стержней, набранных в магазине 4 УСМ в виде секторов 5; шаговые приводы 6 для подачи стержней, контур охлаждения 7, электросиловое оборудование 8, вакуум-установку 9, электростатический фильтр 10, камеры 11 и 12 для отвода продуктов переработки, бункер 13 сбора ФСМ, систему трубчатых коммуникаций 14, 15 для поддержания установленного газового режима в камерах устройства. Устройство оснащено также вспомогательными узлами и механизмами для очистки секторов и их ячеек от остатков стержней, от нагара и от аэрозольного осадка на стенках камеры 1 и камер 11, 12. Оригинальность конструкции устройства позволяет одновременно включать в переработку много стержней УСМ и существенно повысить производительность устройства, достигая экономии энергии и трудозатрат (по экспериментальным данным не менее чем на порядок). Устройство содержит также источник 16 инертного газа (Не или Аr); включает прибор 17 анализа продукта переработки и осаждения его в жидкой среде; бункер 18 приема фракций ФСМ, вырабатываемого из исходного УСМ-3.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Стержнями 3 оснащают секции секторов 5 магазина УСМ-4; включают систему охлаждения 7 и от источника инертного газа 16 подают газовую среду в полость реакционной камеры 1 и все остальные полости агрегатов: электрофильтр 10, камеры 11 и 12, бункеры 13 и 18 и в трубчатые магистрали-коммуникации 14 и 15; установив инертную газовую среду в устройстве. Стержни 3 с помощью шаговых приводов 6 подают к центральному (единому) электроду 2 и включают подачу электрического тока на стержни и электрод, устанавливая многоточечные электродуги в местах сближения пар: стержень 3 - электрод 2; этим процессом ведут испарение материала УСМ стержней, продукты переработки отводят в камеру 11, 12 в электрофильтр 10, далее - по коммуникациям 14 продукт переработки (ФСМ) отводят в бункер 13, анализируют пробы ФСМ прибором 17 (масс-спектрометром) и отводят продукт в бункер 18, из которого или направляют ФСМ на герметизацию и временное хранение, или подают на непосредственное технологическое использование при синтезе ФСМ с другими материалами.
Производительность данного устройства значительно превосходит (на порядок) базовые аналоги за счет одновременной заправки множества (до 500 и более) стержней и одновременного расхода не менее 6-ти пар при создании объемного высокотемпературного поля для активации образования фуллерена.