Нагревательное устройство для нагрева порошковых материалов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскииСфциалистическиаРеспублик и 904204(23) Приоритет Гееударетееией кекитет СССР в диаи вэебретеиий ф етерытийОпубликовано 07.02.82. Бюллетень5 Дата опубликования описания 09,02,82(54) НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА ПОРОШКОВЪХ МАТЕРИАЛОВИзобретение относится к электротермической технике, касается нагревательных устройств с подвижным заменяемым нагревательным элементом и может быть использовано для термической обработки углеродных порошков с повышенным содержанием летучих продуктов и минеральных примесей.1Известно электрическое нагревательное устройство, содержащее гибкий нагр вательный элемент в виде бесконечной металлической ленты, цилиндрические барабаны-электроды, выполняющие роль привода механизма перемещения нагревательного элемента, а также приспособления для загрузки обрабатываемого материала на ленту, выполняющую функции транспортера. В варианте устройства на поверхности ленты выполнены ячейки для размещения обрабатываемого материала 3.1.Недостатком устройства является ограниченный срок непрерывной работы ввиду разрушения нагревательного эде 2мейта, имеющего конечную длину, а так-же преимущественно односторонний нагрев обрабатываемого материала. Кроме того, для зашиты обрабатываемого материала от окисления требуется создание защитного кожуха и использование инертсных газов. Ввиду тепловых потерь с обеих поверхностей нагревательной лепеты устройство имеет пониженный тепловой КПД.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является нагревательное устройство, содержащее гибкийнагревательный элемент в виде ленты, например, из углеродного волокна, установленной в направляющих с возможностью певемешения относительно электродов Г 21.Недостатком устройства является то, что для образования нагревания четырех сторон требуется использование несколь,ких лент со сложной системой направляющих элементов, а между лентами., пе ремешаюшимися в противоположных на3 90420 правлениях, существует зазор. Поэтому при обработке порошковых материалов невозможно заполнение всего нагревательного объема из-за просыпания порошка в зазоры и встречного уноса мат риала движущимися лентами, В случае обработки порошковых материалов с повышенным содержанием летучих продуктов (антрацит, торф, вспученный графит) или минеральных примесей (высокозоль ный натуральный графит) потери порошков резко возрастают ввиду уноса их в зазоры газовыми потоками, Существенным недостатком является также снижение температуры ленты, используемой 1 в качестве транспортера для обрабатываемого материала,Цель изобретения - снижение тепловых потерь и упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем, 20 что в устройстве электроды выполнены в виде двух воронок, через внутренний канал которых проходит нагревательная лента, первая воронка обращена цилиндрической частью по направлению перемеще иия ленты, по меньшей мере одна иэ воронок установлена подвижно по продольной оси нагревательного устройства, а ширина ленты составляет 1,07 - 1,7 длины окружности канала указанной цилиндрической зо части.На фиг. 1 изображено устройство при зеркальном расположении электродов- воронок, вид сверху, разрез; на фиг. 2 - устройство с введенным цилиндрическим участком одного электрода в коническую часть второго, разрез; на фиг. 3 - устройство в вертикальном продольном разрезе сосхематическим изображением вспомогательных элементов, общий вид.Нагревательное устройство имеет входной электрод-воронку 1, выходной электрод 2, через внутренние полости которых пропущен гибкий нагревательный элемент в виде ленты-транспортера 3 с участком 4 нагрева, поддерживаемой системой направляющих роликов 5 и перемещаемым протяжным механизмом 6. На ленте в виде дорожки расположен обрабатываемый порошок 7, загружаемый из бункера 8 и разгружаемый в бункер 9.Лента поступает в устройство с питающего барабана 10, а на выходе наматывается на приемный барабан 11. Устройство работает следующим образом.25 Электроды устройства могут бытьвыпблнены из графита, меди, алюминияи других электропроводных материалов.При эксплуатации в высокотемпературном 4 4режиме электроды могут быть оборудованы охлаждающими рубашками. Гибкаянагревательная лента может быть выполнена одно- или многослойной из графитированных, карбонизованных или частичнокарбонизованных углеродных волокон втканом или нетканом виде с плотностью,достаточной для предотвращения просыпания обрабатываемых порошков, и сжесткостью, достаточной для сворачивания в трубку в формообразующем каналеэлектрода. При необходимости лента мс.жет быть покрыта пироуглеродом, карбидом или окислами. Для невысоких температур, обработки может быть использована лента из металлической сетки. Устройство может быть снабжено защитными экранами и кожухами любой конструкции для ограждения окружающей среды от светового излучения участка нагрева, а также механизмом перемещения электродов (не показан),С помощью механизма перемещения разводят электроды-воронки 1 и 2 на максимальное расстояние. Включают привод механизма 6 перемещения гибкого нагревательного элемента и открывают шибер бункера 8, формирующий на ленте 3 слой обрабатываемого порошка 7. При перемещении ленты 3 в конусной, а затем в цилиндрической части электрода-воронки 1, лента сворачивается в трубку. При этом, ввиду того, что,ширина ленты 3 больше длины окружности в поперечном сечении цилиндрической части электрода 1, крея ленты заходят друг за друга на 5-50 мм, формируя из порошка 7 на участке 4 нагрева стержень круглого или элиптического сечения. Включают регулятор электрического напряжения и, регулируя его величину и расстояние между электродами 1 и 2, устанавливают требуемую температуру нагрева участка 4. При.необходимости производят дополнительное регулирование скорости перемещения нагревательного элемента 3 с помощью привода 6. На выходе из цилиндрической части второго электрода 2 лента 3 под воздействием растягивающих усилий, создаваемых тормозом питающего барабана 10, трением в электродах 1 и 2 и протяжным механизмом 6, разворачивается. Сбработанный порошок сбрасывается в приемный бункер 9, а лента 3 проходит протяжной механизм 6 и наматывается на приемный барабан 11.5 9042Ц зависимости от своаств обрабатываемых порошков их принцип нагрева в устройстве изменяется, Так при термической . обработке металлических порошков, имеющих меньшее сопротивление, чем электрическое сопротивление гибкой ленты-гранспортера, параллельно включенные в электрическую цепьлента и порошок подвергаются воздействию токов, обратнопропорциональных их сопротивлениям. В 10этом случае роль гибкого элемента-ленты 3 сводится, в основном, кфункциямтранспортера и корпуса рабочего канала,теплоизолируюшего порошковый сердечник.Напротив, при термической обработке 1 зпорошков с высоким электрическим сопротивлением, например при кальцинации МО лента 3 выполняет роль нагревателя.При обработке углеродных порошков -натуральных графитов, антрацитов, коксов, цсопротивление которых сопоставимо с сопротивлением гибкой ленты 3, основноетепловыаеление может происходить какв гибком нагревательном элементе 3,так и в порошковом сераечнике 7, причемс изменением места основного тепловыделения на разных .зонах участка 4 нагрева. Последнее касается порошков, электрическое сопротивление которых значительно уменьшается после обработки до ,30 2000-3000 С (термоантрацитов, коксов и т.д.), Это позволяет снизить токовые нагрузки на ленту 3 и повысить количество повторных ее использований.Большая поверхность электрического контакта гибкой ленты 3 с внутренней поверхностью электродов-воронок 1 и 2 обеспечивает возможность подвода к участку 4 нагрева больших токов практически безконтактного искрения и дуго е образования. Контактные свойства элементов устройства значительно улучшаются при обработке порошков натуральных графитов или при специальном посыпании ленты порошком графита перед началом 4 работы.Высокая пористость ленты, например углеродной, позволяет эффективно удалять из порошков летучие продукты и пары .минеральных примесей. Это позволяет осуществлять ряд термохимических процессов - вспучивание графитовых порошков, обработанных смесью серной и азот ной кислот, термохимическое рафинирование графитовых концентратов с использованием жидких и твердых галогеносодержащих соединений - хлористого водорода, пятихлористого тантала, хлористого аммо 04 6ния, хлористого алюминия и т.д. Обрабатываемые порошки могут быть предварительно пропитаны растворами указанных соединений, смешаны с ними или содержать центральный слой галогеносодержащего соединения в порошковом сердечнике на участке 4.Одним из существенных условий опти,мальной работы устройства является правильный выбор ширины ленты. Как уже указывалось, формообразующий канал электрода изгибает ленту в трубку. Для того, чтобы на участке между электродами не . произошло разворачивание ленты, к ней в момент перемещения должно быть приложено растягиваюшее усилие 0,5-0,8 от разрывного. Кроме того края ленты должны заходить друг за друга, так как в. противном случае нарушается равномерность выделения летучих продуктов и нагрева порошков. С увеличением ширины заходящих друг за друга краев ленты необходимость в значительном натяжении ленты отпадает. Однако при этом на уча тке нагрева образуются полосы повышенной проводимости по удвоенной толщине .ленты, При работе эти участки имеют более высокую температуру, чем остальная лента формула изобретения Нагревательное устройство для нагрева порошковых материалов, содержашеегибкий нагревательный элемент в виделенты, например, из углеродного волокна,установленной в направляющих с возможностью перемещения относительно электродов, о т л и ч а ю ш е е с я тем,что, с целью снижения тепловых потерьн упрощения устройства, электроды выполнены в виде двух воронок, через внутренний канал которых проходит нагревательная лента, первая воронка обращенацилиндрической частью по направлениюперемещения ленты, по меньшей мере однаиз воронок установлена подвижно по продольной оси нагревательного устройства,а ширина ленты составляет 1,07 - 1,7длины окружности канала указанной цилиндрической части.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патен фРГ % 2007593,кл. 44 а 19/42, 1970.2, Авторское свидетельство СССРМф 527032, кл, Н 05 в 3/34, 1973.