Устройство для автоматического регулирования удельного объемного электрического сопротивления углеродного волокна в процессе его производства

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к производству углеродного волокна с заданными характеристиками по удельному объемному электрическому сопротивлению, и может быть использована в процессе получения полимерных композиционных материалов с заданными свойствами.
В настоящее время получение углеродного волокна с заданными свойствами по удельному объемному электрическому сопротивлению осуществляют при эмпирическом подборе температурных режимов в процессе получения углеродного волокна. Определение удельного объемного электрического сопротивления такого волокна выполняется в лабораторных условиях на пробных образцах от каждой партии полученного углеродного волокна, что приводит к большим экономическим потерям из-за несвоевременного получения информации о свойствах и качестве изготовленного углеродного волокна.
Известно устройство, раскрытое в заявке US 2015/0137802 (кл. G01R 19/00, 2015, см. формулу, реферат, описание, абзацы 0003, 0016, 0026, 0060, 0061, 0071-0076).
Однако известное устройство при своем использовании обладает следующими недостатками:
- не обеспечивает высококачественного регулирования процесса получения углеродного волокна с заданным диапазоном удельного объемного электрического сопротивления при одновременным сохранением прочностных характеристик.
Задачей полезной модели является разработка устройства для автоматического регулирования удельного объемного электрического сопротивления углеродного волокна в процессе его производства.
Техническим результатом является обеспечение высококачественного регулирования процесса получения углеродного волокна с заданным диапазоном удельного объемного электрического сопротивления при одновременным сохранением прочностных характеристик.
Технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что предложено устройство для автоматического регулирования удельного объемного электрического сопротивления углеродного волокна в процессе его производства, характеризующееся тем, что оно содержит горизонтально размещенные параллельно друг другу на выполненном из диэлектрического материала основании четыре металлических электрода цилиндрической формы с полированной поверхностью, предназначенных для продвижения по их поверхности углеродного волокна, выходящего из затвора установки по его получению, при этом два крайних металлических электрода подключены к источнику питания постоянного электрического тока, а два средних металлических электрода размещены на расстоянии 50 мм между их осями и предназначены для измерения параметров напряжения, используемых системой управления высокотемпературным технологическим процессом получения углеродного волокна с заданными свойствами по удельному объемному электрическому сопротивлению, причем устройство размещено за затвором выше уровня выхода углеродного волокна из установки по его получению. При этом два металлических электрода для подключения к источнику питания постоянного электрического тока выполнены диаметром 20 мм, а два металлических электрода для измерения параметров напряжения выполнены диаметром 12 мм.
Среди существенных признаков, характеризующих предложенное устройство для автоматического регулирования удельного объемного электрического сопротивления углеродного волокна в процессе его производства, отличительными являются:
- горизонтально размещенные параллельно друг другу на выполненном из диэлектрического материала основании четыре металлических электрода цилиндрической формы с полированной поверхностью, предназначенных для продвижения по их поверхности углеродного волокна, выходящего из затвора установки по его получению,
- подключение двух крайних металлических электродов к источнику питания постоянного электрического тока,
- размещение двух средних металлических электродов на расстоянии 50 мм между их осями, предназначенных для измерения параметров напряжения, используемых системой управления высокотемпературным технологическим процессом получения углеродного волокна с заданными свойствами по удельному объемному электрическому сопротивлению,
- размещение устройства за затвором выше уровня выхода углеродного волокна из установки по его получению,
- выполнение двух металлических электродов для подключения к источнику питания постоянного электрического тока диаметром 20 мм, а двух металлических электродов для измерения параметров напряжения диаметром 12 мм.
Экспериментальные испытания предложенного устройства для автоматического регулирования удельного объемного электрического сопротивления углеродного волокна в процессе его производства показали его высокую эффективность. Было установлено, что с использованием предложенного устройства достигнуто обеспечение высококачественного регулирования процесса получения углеродного волокна с заданным диапазоном удельного объемного электрического сопротивления в пределах 0,04-0,05 Ом⋅см. При этом достигнуто сохранение прочностных характеристик.
Сущность предложенного устройства для автоматического регулирования удельного объемного электрического сопротивления углеродного волокна в процессе его производства поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид предложенного устройства.
Предложенное устройство для автоматического регулирования удельного объемного электрического сопротивления углеродного волокна в процессе его производства содержит горизонтально размещенные параллельно друг другу на выполненном из диэлектрического материала основании (на фиг. 1 не показано) четыре металлических электрода цилиндрической формы с полированной поверхностью. По поверхности электродов движется углеродное волокно 1 с плотным прилеганием к ним, выходящее из затвора установки по его получению (на фиг. 1 не показано). Два крайних металлических электрода 2 подключены к источнику питания постоянного электрического тока (на фиг. 1 не показан). При этом два металлических электрода 2 для подключения к источнику питания постоянного электрического тока выполнены диаметром 20 мм. Два средних металлических электрода 3 размещены на расстоянии 50 мм между их осями и служат для измерения параметров напряжения. При этом два металлических электрода 3 для измерения параметров напряжения выполнены диаметром 12 мм. Характеристики напряжения используются системой управления высокотемпературным технологическим процессом получения углеродного волокна с заданными свойствами по удельному объемному электрическому сопротивлению. Устройство размещено за затвором выше уровня выхода углеродного волокна из установки по его получению (на фиг. 1 не показан).
Используют предложенное устройство для автоматического регулирования удельного объемного электрического сопротивления углеродного волокна в процессе его производства следующим образом.
В процессе работы предложенного устройства углеродное волокно 1, выходящее из затвора установки по его получению, плотно прилегает и скользит по полированной поверхности горизонтально размещенных параллельно друг другу на выполненном из диэлектрического материала основании четырех металлических электродов цилиндрической формы. Устройство размещено за затвором выше уровня выхода углеродного волокна из установки по его получению для обеспечения плотного прилегания углеродного волокна 1 к поверхности металлических электродов 2 и 3.
Во время движения углеродного волокна 1 на два крайних металлических электрода 2 подается постоянный электрический ток от источника питания постоянного электрического тока. В процессе прохождения постоянного электрического тока от металлических электродов 2 через углеродное волокно 1 к металлическим электродам 3 возникающее на них напряжение передается на систему управления высокотемпературным технологическим процессом, которая по изменяющимся характеристикам снимаемого с электродов 3 напряжения изменяет температуру технологического процесса, что, в свою очередь, обеспечивает получение углеродного волокна с заданными свойствами по удельному объемному электрическому сопротивлению.