Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_2560
.pdf
относительно функционирования рабочего устройства, не являются частью настоящего изобретения. Термин
«перфорация» включает в себя любой паз или отверстие в материале, а также любое образование или
увеличение толщины, с помощью которого может быть установлен электрический контакт. На прилагаемых
чертежах: на рисунках с 1 по 4 схематически представлены различные способы реализации изобретения. При
реализации изобретения в одном удобном варианте, например, на машине, предназначенной для подачи
предварительно напечатанного полотна материала с рядом перфораций или отверстий, в которых
возникающие ошибки приводят к смещению отпечатка в сторону рабочего устройства или, другими словами, в
случае режущего устройства, к приближению разреза к отпечатку на полотне, соответствующий ролик в
машине, предпочтительно ролик типа А (рис. 1), по которому материал подается в машину, снабжен
непрерывным металлическим контактным устройством.
Это может быть металлическая полоса, опоясывающая часть ролика, или сам ролик может быть полностью
металлическим, так что он может служить проводником электрического тока. Материал, обозначенный
пунктирной линией, предназначен для прохождения по этому ролику во время его движения в машину, и в
соответствии с траекторией ряда перфораций или отверстий установлен детектор или неподвижная щетка
(далее именуемая «детекторная щетка»), так что при прохождении каждого отверстия под щеткой
устанавливается контакт между щеткой и роликом или полосой, и ток может течь: от щетки к ролику (или
полосе) или наоборот. Для передачи тока к ролику или от него устанавливается вторая щетка или контакт
(далее именуемая подающей щеткой) в соответствующем положении таким образом, чтобы она непрерывно
воздействовала на металлический ролик или на металлическую ленту в случае, если весь ролик не является
проводящим. В любом подходящем месте на машине или рядом с ней предусмотрен поворотный контроллер
или распределитель B, выполняющий функцию таймера, который может быть выполнен в виде
металлического диска, установленного на цапфах или на валу, позволяющем его вращать.
Край диска снабжен полосой или коротким участком изоляционного материала b, так что любое контактное
устройство, опирающееся на край диска, будет проходить по изоляционной полосе один раз за каждый
оборот. Предусмотрены две контактные щетки b и b2, предназначенные для перемещения по краю или
периферии диска контроллера или распределителя и соединенные электрическими выводами в цепи, которая
будет описана ниже. Предусмотрена третья контактная щетка b, которая взаимодействует с диском, так что
она может служить путем подачи или отвода тока к контроллерному диску или от него. Предусмотрены
подающие ролики обычного типа, предназначенные для протягивания и подачи полотна к устройству для
разрезания, но они приводятся в движение или настроены таким образом, что непрерывно продвигают или
стремятся подавать к устройству для разрезания материал на долю большей длины, чем требуется или
оправдано предыдущей печатью полотна, или на длину не менее максимального расстояния между любыми
двумя последовательными перфорациями в соответствии с методом, описанным в моей спецификации №
218608.
Один из этих волочильных валков (или оба) снабжен тормозом, предназначенным для привода в действие
соленоидом или другим электрическим или электромеханическим устройством, с целью замедления работы
волочильных валков для корректировки положения оттисков относительно разрезов путем временного
уменьшения длины подаваемого полотна. Замедление вращения волочильных валков тормозом
обеспечивается за счет создания фрикционного привода и допуска проскальзывания при включении тормоза.
Согласно другому варианту, волочильные валы могут приводиться в движение принудительно, чтобы
обеспечить подачу избытка материала к режущему устройству, и может быть предусмотрено устройство,
которое может действовать как тормоз на материал или переменное удлинение его пути до того, как материал
достигнет волочильных валов. При работе такого устройства материал на мгновение задерживается на
волочильных валках, что приводит к его проскальзыванию и, следовательно, к устройству для резки
материала подается меньшая длина материала, чем та, которая была бы при работе с материалом без
задержки.
Тормозной или функционально эквивалентный механизм, расположенный на самих волочильных валках или
предназначенный для воздействия на материал до его попадания между волочильными валками, может быть
снабжен средствами, позволяющими изменять или регулировать тормозящее или замедляющее действие
путем манипуляций для первоначальной установки или сброса. Вращающийся контроллер или
распределительный диск B приводится в движение и вращается синхронно с устройством для разрезания, то
есть в данном случае для каждого действия устройства для разрезания полотна вращающийся
контроллерный диск B совершает один оборот. Контактная щетка подшипника, расположенная на краю
вращающегося диска, соединена с одним полюсом (например, положительным) подходящего источника ЭДС
с помощью провода 1. Щетка b соединена проводом 2 с подающей щеткой a. Детекторная щетка a соединена
с другим полюсом (отрицательным) источника ЭДС линией 3, которая включает в свою электрическую цепь
реле 4, которое при срабатывании предназначено для притягивания якоря или переключающего элемента 5;
таким образом, переключающий элемент или якорь соединен в цепи с отрицательным полюсом источника
питания.
Третья щетка или контакт b подключены (линия 6) к якорю или рычагу переключателя 5 реле 4. Параллельная
цепь 7, 8, проходящая через релейное устройство или в любой другой подходящей ситуации, предназначена
для подачи тока к соленоиду или другому электрическому или электромеханическому тормозному устройству
на конце машины, где находится волочильный вал. Контакты b и b распределителя или контроллера B
расположены на соответствующем расстоянии по окружности, так что с учетом направления вращения диска
(указанного стрелкой) b отделен по времени от b на любой период, приблизительно соответствующий длине
материала, подаваемого в устройство для резки по всей требуемой длине. Если щетка b находится вне зоны
действия изоляции, ее положение можно регулировать любым подходящим способом, приближая или
отдаляя от контакта b в зависимости от желаемого периода работы тормоза. Если щетка b расположена на
пути изоляции, цепь размыкается при достижении изоляцией щетки b, и для изменения периода поддержания
тока следует использовать регулируемую щетку вместо b, в этом случае рассматриваемый период будет
короче, чем при использовании щетки bl для размыкания цепи.
В процессе работы поворотный контроллер B настраивается таким образом, что когда оттиск находится в
желаемом положении и перфорация проходит под детектором a, изоляционная полоса находится под
контактом b поворотного контроллера, и с этой целью можно перемещать вытяжные ролики до тех пор, пока
разрывное устройство не начнет разрывать полотно в нужном положении. Затем машину поворачивают
вручную до тех пор, пока перфорация не окажется под детектором, после чего контроллер B перемещают до
тех пор, пока изоляционная полоса не окажется под щеткой b. Предположим, что подача полотна к устройству
для резки осуществляется с правильным совмещением его отпечатка с работой последнего, и подаются
полотна заданной длины. В этом случае щетка-детектор А соприкоснется со своим роликом А через
перфорацию в материале одновременно с прибытием изоляционной полосы В под щетку В, и, следовательно,
ток в электрической цепи протекать не будет. Однако, если подающие ролики подают к режущему устройству
материал большей длины, чем необходимо (то есть, если резка происходит ближе к отпечатку на полотне,
чем заданное положение, что в данном случае будет связано с тем, что растяжение меньше, чем допускается
для немного большей длины, для которой была настроена машина), соответствующая перфорация на
полотне достигнет детекторной щетки a раньше, чем изоляционная полоса b под контактом b.
В таких обстоятельствах электрическая цепь будет замыкаться через перфорацию в полотне в так
называемой первичной цепи, а именно (см. рис. 1): положительный провод 1, щетка b, проводящий корпус
контроллерного диска B, щетка b, подающая щетка a, ролик или лента A, детекторная щетка a, реле 4 и
отрицательный провод 3, в результате чего реле срабатывает на выключатель или якорь 5 и подключает
щетку b к электрической цепи. Практически сразу же после продолжения вращения контроллера B первичная
цепь прерывается из-за того, что изоляционная полоска b попадает под щетку b, или из-за материала,
задевающего щетку детектора, но ток будет течь или поддерживаться во вторичной цепи, а именно: от щетки
b непосредственно к щетке b (через диск B) и через якорь или выключатель 5, линию 7 и обратно к
отрицательному полюсу через линии 8 и 3. Таким образом, поддерживаемая вторичная цепь включает в себя
положительный источник питания, щетку b, диск контроллера, щетку b, якорь или выключатель 5, катушки
реле 4 и отрицательный провод 3 с цепью тормоза. 7 и 8 соединены параллельно.
Запуск этой цепи приводит к срабатыванию тормоза или аналогичного устройства на волочильных валках и
замедляет подачу материала. Вторичная цепь будет поддерживаться в течение заданного периода времени и
до тех пор, пока изоляционная полоса не достигнет щетки b (или b, в зависимости от ситуации), после чего
цепь будет разорвана и снова восстановлена. Когда перфорация достигает щетки раньше, то есть,
оказывается под детектором до того, как изоляционная полоса b совпадет с щеткой b или соприкоснется с
ней. Таким образом, после каждой корректирующей операции нормальная подача или исходная настройка
будут восстановлены. Согласно одному из вариантов модификации, вместо неподвижной щетки детектора
может использоваться вращающаяся щетка детектора или контактный затвор. В этой конструкции верхний
ролик А (рис. 2) задних волочильных валков (или другой подходящий ролик) снабжен дугообразной щеткой
или контактным элементом А, расположенным на пути перфораций на материале. При определенных
условиях вращающаяся контактная щетка приспособлена для контакта с нижним роликом А через
перфорации или отверстия в материале.
Ролики A и A должны приводиться в движение синхронно с устройством для рассечения. Нижний ролик А
может быть полностью изготовлен из проводящего металла, или же его часть, например, лента, может быть
приспособлена для выполнения функции проводника. Ролик А или его лента имеют постоянное электрическое
соединение с помощью щетки Б. Вторая щетка b предназначена для ролика или ленты, расположенной на
пути изоляционной полосы или блока b, которым снабжен ролик или лента. В данной модификации первичная
цепь включает положительный источник питания, выводы 1, в том числе катушки реле 4, вращающуюся щетку
детектора a, корпус ролика A или его ленту, контактную щетку b и обратный вывод 3 к отрицательному
источнику питания. Вторичная цепь включает положительный источник питания, катушки реле 4 и
параллельную цепь 7, 8 тормозного устройства, 1 якорь или рычаг выключателя 5, контакт b корпуса ролика A
или его ленты, щетку b и возврат к отрицательному источнику питания. Следует отметить, что в описанном
способе осуществления изобретения 1 параллельная цепь 7, 8 включена как в первичную, так и во вторичную
цепь, но называется частью вторичной цепи, поскольку она продолжает пропускать ток после прерывания
первичной цепи 1.
В процессе работы вращающаяся щетка детектора устанавливается таким образом, чтобы перфорации
проходили последовательно позади нее, предпочтительно непосредственно позади или позади нее.
1
Предполагая, что оттиски на материале правильно совмещены, следует отметить, что перфорация между
двумя роликами A, A появляется слишком поздно, чтобы быть зафиксированной вращающейся
щеткой-детектором 1a, так что последняя не может установить электрическую цепь с роликом под ней.
Однако, как только вытяжные ролики, подающие материал в устройство для разрезания, начинают продвигать
материал на большую длину, чем требуется 1, или оттиск смещается вперед, следующее отверстие или
перфорация достигнет точки контакта между двумя роликами A, A до того, как вращающаяся щетка-детектор 1
покинет периферийную точку контакта 1, и, следовательно, электрический контакт будет установлен через
отверстие, а первичная цепь будет установлена через щетку 62. Контакт, установленный на детекторе через
перфорацию, немедленно приводит к тому, что якорь или рычаг переключателя 5 замыкает вторичную цепь
через контакт b3. Как только перфорационный и вращающийся детектор задевает контактный ролик или ленту
А, первичная цепь размыкается.
Вторичная цепь будет поддерживаться во время вращения изоляционной полосы b до тех пор, пока она не
достигнет контакта b, после чего вторичная цепь будет разорвана. Длительность протекания тока во
вторичной цепи зависит от положения щетки b и положения изоляционной полосы на ее вращательном пути
относительно момента времени, когда перфорация попадает под вращающуюся щетку детектора a. Для
изменения периода действия тормоза на волочильные валы путем обслуживания вторичного контура
положение щетки b может регулироваться любым удобным способом по дугообразной траектории.
Приведенное выше описание относится, в частности, к применению изобретения в случаях, когда
волочильные валки приводятся в движение или устанавливаются для подачи избыточного количества
материала. Однако изобретение может быть реализовано путем организации работы вытяжных валков таким
образом, чтобы они постоянно подавали немного меньшее количество материала, чем требовалось или было
оправдано предыдущей печатью полотен, или чтобы длина полотна не превышала минимального расстояния
между любыми двумя последовательными оттисками (и перфорациями).
В этих обстоятельствах средства управления, приводимые в действие посредством детектора,
приспособлены для управления механизмом или вызова механизма для ускорения или увеличения подачи
материала к устройству резки или рабочему устройству в зависимости от обстоятельств, требующих
корректировки подачи. Согласно одному из простых способов осуществления данного применения
изобретения, передние вытяжные валы могут быть снабжены тормозным устройством, первоначально
настроенным таким образом, чтобы предотвратить подачу ими того количества материала, которое они
подавали бы, если бы их окружность и/или скорость вращения в соответствии с их зубчатой передачей,
обеспечивали бы подачу без ограничений. Как только машина начинает работать и кажется, что подает
недостаточное количество материала или оттиск задерживается, детектор устанавливает цепь на ранее
описанных линиях (с помощью контроллера, такого как B, рис. 1) и снимает тормоз, после чего валы
немедленно начинают подавать большее количество материала, чем они обычно подавали бы, если бы их
работа не была ограничена.
Ролик будет продолжать продвигать материал увеличивающейся длины до тех пор, пока управляющий
элемент во время его вращения не отключит ток, после чего тормоз снова включится. Согласно одной из
модификаций, детекторное устройство может быть адаптировано для управления как ускорением или
увеличением скорости подачи, так и замедлением движения материала в зависимости от того, отстал ли он
или ползком приблизился к разделительному устройству. Этого можно достичь путем установки реверсивного
двигателя, приспособленного для управления компенсирующим или планетарным приводом для волочильных
валков, как описано в патентной заявке № 183413. В качестве альтернативы можно использовать пару
тормозов: один предназначен для поддержания постоянной скорости вращения подающих роликов до
момента его отпускания, после чего скорость увеличится, а другой тормоз может накладываться на действие
первого тормоза, вызывая замедление движения материала. В случае управления ускорением и замедлением
пара датчиков может быть расположена таким образом, что при возникновении задержки или ползучести
включается или запускается одна из дублирующих цепей для управления соответствующим тормозом.
При реализации изобретения для замедления или увеличения скорости подачи к режущему или рабочему
устройству, в одной машине в зависимости от того, продвинулся ли отпечаток на материале вперед или
отстал, соответствующий ролик А (фиг. 3) машины снабжен парой детекторных щеток или контактов a, a*. Эти
щетки могут быть удобно расположены на достаточном расстоянии друг от друга по периферии ролика А,
чтобы перфорация находилась посередине между ними, и чтобы, если перфорация достигнет одной или
другой из детекторных щеток на долю секунды (или на заданный период) раньше или позже, соответствующая
цепь будет установлена с помощью одного из двух контроллеров или распределителей. Для ролика А
предусмотрена третья щетка, аналогичная уже описанной подающей щетке, и она предназначена для
выполнения функции устройства постоянного электрического контакта при подаче. Предусмотрены два
контроллера или распределителя B и B, которые вращаются синхронно с работой устройства для
перерезания или другого устройства.
Каждый контроллер имеет три щетки, а именно: e, e и e, связанные с контроллером B, который отвечает за
цепь замедления, и f, f и f, связанные с контроллером B (ускорение). Для каждого из контроллеров
предусмотрена изоляционная полоса или блок b, b1. Релейные устройства 4 и 4a, снабженные
переключателями якоря 5 и 5a, используются в цепях для ввода параллельных цепей управления 7, 8 и 7a и
8a во вторичные цепи по уже описанному принципу. - Выводы 7, 8 идут к устройству, предназначенному для
осуществления ускорения или увеличения скорости движения передних тяговых валков, а выводы 7a, 8a
управляют замедлением движения тяговых валков. Устройства, используемые на волочильных валках или
совместно с ними для достижения этих целей, могут быть любого подходящего типа; например, как указано
выше, может быть использован реверсивный двигатель или тормозное устройство. В тех случаях, когда
используется реверсивный двигатель и связанный с ним механизм для ускорения или замедления скорости
полотна, как описано в патентной заявке № 183413, выводы 7, 8 и 7a, 8a могут быть использованы для
управления переключателем, соединяющим один из выводов питания с одним или другим из пары выводов
двигателя для изменения направления тока.
Различные щетки, реле и переключатели соединены, как показано на рисунке 3. Контроллеры B и B
настроены таким образом, что в нормальных условиях, когда подача осуществляется в соответствии с
требуемыми параметрами, и оттиск на материале правильно совпадает с отрывным или рабочим
устройством, изоляционная деталь b должна попасть под щетку e, а деталь b должна покинуть щетку f в
момент, когда перфорация проходит под щеткой a с одной стороны и под щеткой a* с другой. Для удобства и с
учетом короткого дугообразного контакта материала с валиком А, настройку можно выполнить таким образом,
чтобы перфорация располагалась посередине между щетками a и a*, когда изоляционные полосы находятся в
указанном выше положении и как схематически показано на рисунке 3 чертежей. В других случаях, например,
когда материал дольше контактирует с валиком, щетки a и a* могут располагаться на различном расстоянии,
при этом ключевым моментом является временной фактор, касающийся положения изоляционных полос
относительно щеток в момент, когда перфорации проходят под щетками.
Положение щеток e; e и f, f может регулироваться для изменения периода поддержания вторичной цепи и,
следовательно, продолжительности работы средств, предназначенных для коррекции материала. Машину
следует настроить на подачу полотна средней длины, определяемой интервалами предыдущей печати и с
учетом произошедшего растяжения и/или усадки. В процессе эксплуатации, если предположить, что оттиски
на материале сместились из-за продвижения вперед, или, другими словами, кажется, что разрез
приближается к оттиску на полотне, перфорация достигнет щетки а. раньше, чем обычно, и, следовательно,
раньше, чем изоляционная полоса b достигнет щетки e. Таким образом, путь для тока открывается через:
щетку e, контроллер B, щетки e, a, a и через обмотки реле 4a к отрицательному полюсу. Выключатель 5a
замыкается при подаче напряжения на катушки реле, включая вторичную цепь, которая поддерживает ток в
параллельной цепи 7a, Sa, вызывая замедление материала, до тех пор, пока он не будет разорван
изоляционной полосой b при соприкосновении с щеткой e, когда период коррекции заканчивается.
Если оттиск на материале запаздывает, перфорация достигнет щетки a* с опозданием и в тот момент, когда
изоляционная полоса bl покинет щетку f, что приведет к замыканию первичной цепи и включению вторичной
цепи, вызывающей временное ускорение движения материала на период, определяемый непрерывным
вращением контроллера B после способа, уже описанного в связи с эффектом замедления. Когда материал
правильно расположен, будет наблюдаться замыкание пути для тока через оба контроллера благодаря
контакту изоляционных полос с соответствующими щетками. При реализации изобретения в соответствии с
альтернативным способом управления материалом в обоих направлениях, отличным от описанного выше,
может использоваться один контроллер B (рисунок 4). Ролик А, щетки a, a* и a, а также катушки реле,
переключатели якоря и параллельные цепи расположены так, как уже было описано в связи с модификацией,
представленной на рисунке 3.
Контроллер B снабжен тремя щетками e, e и e, причем щетка e является регулируемой для управления
периодом, в течение которого осуществляется ускорение или замедление материала. В соответствии с
данной модификацией изобретения, расположение деталей должно быть таким, чтобы изоляционная лента b
оказывалась в положении, показанном на рисунке 4, когда оттиски на материале правильно совпадают с
режущим или рабочим устройством, а перфорации своевременно достигают места между щетками детектора.
Размеры изоляционной полосы b и ее установка должны быть подобраны таким образом, чтобы допускался
небольшой запас площади контакта щеток e, el с проводящей частью контроллера и с каждой стороны
изоляционной полосы относительно заданной величины запаздывания или ползучести, при достижении
которой начинается необходимая корректирующая операция. Этот запас достаточен для того, чтобы
активировать соответствующую вторичную цепь, когда перфорация достигает детекторной щетки a или a*
раньше или позже, в зависимости от обстоятельств, чем изоляционная полоса достигнет щетки e.
В процессе работы, когда отпечаток на материале смещается вперед, перфорация достигает щетки a раньше,
чем должна, но, тем не менее, после того, как изоляционная полоса b отходит от e, но до того, как
изоляционная полоса b достигнет щетки e (из-за упомянутого выше запаса). Аналогично, когда отпечаток на
материале отстает, и перфорация достигает щетки a* с небольшой задержкой, путь для тока от щетки e к
щетке e через контроллер B все еще остается открытым. Когда перфорации достигаются вовремя, задняя
часть изоляционной полосы b находится под щеткой e в момент, когда перфорация проходит под щеткой a*, а
когда перфорация достигает щетки a, изоляция b находится под щеткой e, так что в любом случае путь для
тока замкнут и коррекция не происходит. Предпочтительно вращать или приводить в действие управляющее
устройство синхронно с устройством для разрезания или другим устройством, но в некоторых областях
применения изобретения, где задействованы высокие скорости, может оказаться удобным, чтобы
управляющее устройство совершало лишь соответствующее относительное вращательное движение для
каждого цикла работы устройства для разрезания или другого устройства.
В таких случаях щетка, которая в первую очередь взаимодействует с контроллером для установления цепи,
контактирует с дополнительной изоляцией на части окружности, расположенной таким образом, что цепь не
может быть установлена через эту щетку, за исключением случаев, когда управляющее устройство занимает
такое положение относительно щетки, с которым определенная последовательность детектирующих
отверстий синхронизирована для совместной работы. Иными словами, например, если управляющее
устройство настроено на совершение, скажем, половины оборота за каждое действие разрезающего
устройства, то конкретная последовательность перфораций будет представлять собой чередующиеся
перфорации, и когда неподходящая или необнаруживаемая чередующаяся перфорация достигнет
обнаруживающего устройства, щетка окажется на дополнительной изоляции. В качестве альтернативы, этот
результат может быть достигнут путем сохранения расположения, как, например, показано на рисунке 1, и
путем нанесения на материал перфораций, расположенных с интервалами, соответствующими времени,
необходимому контроллеру с дробным приводом для совершения одного полного оборота.
Подробно описав и определив характер моего изобретения, я заявляю, что то, что я...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_218347.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=218347&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB218347A
[]
Усовершенствования в производстве и использовании гипосернистой кислоты. Я, Артингтон Уорсли,
подданный короля Англии, проживающий в Мандевиль-Хаусе, Айл-Уорт, Мидлсекс, настоящим заявляю, что
сущность данного изобретения заключается в следующем: настоящее изобретение представляет собой
усовершенствование процесса производства гипосернистой кислоты и ее использования в качестве
восстановителя. Известно, что гипосульфитную кислоту в виде металлической соли можно получить
обработкой водного раствора диоксида серы некоторыми металлами, такими как цинк, олово или железо, и
было предложено применить эту реакцию для отбеливания минеральных веществ, таких как глина, боксит,
барит и полевые шпаты, путем получения гипосульфитной кислоты таким образом в присутствии самого
минерала. На практике этот метод производства гипосернистой кислоты связан с рядом недостатков. Раствор
является нечистым и содержит, помимо гипосернистой кислоты, сернистую и серную кислоты, а также
переменную долю солей металлов, полученных из металла, используемого в восстановлении.
Если контакт кислотного раствора с металлом был непродолжительным, в конечном растворе может
присутствовать сравнительно небольшое количество солей, но последний будет содержать лишь очень
низкий процент сернистого иона, и такой раствор будет действовать медленно и ненадежно. Если же контакт с
металлом был более длительным, то в растворе будет больше гипосернистой кислоты, но одновременно
увеличится и количество растворенных солей. В крупномасштабной практике подобные подходы
применяются там, где это необходимо. При использовании таких металлов, как цинк, потребление металла
может быть весьма значительным и составлять существенную часть производственных затрат. Кроме того, на
том или ином этапе, будь то при приготовлении сернистой кислоты или при приготовлении или использовании
гипосернистой кислоты, происходит окисление в большей или меньшей степени, в результате чего
восстановительный раствор содержит соответственно большую или меньшую долю серной кислоты.
Использование таких загрязненных растворов проблематично, поскольку обрабатываемые ими материалы,
как правило, должны быть очищены от растворенных солей и кислот, а это может быть не только медленным,
но и сравнительно дорогостоящим процессом, в то время как присутствующая серная кислота нередко
оказывает вредное воздействие на материал, даже в случае таких минералов, как, например, некоторые
глины. Целью настоящего изобретения является создание усовершенствованного процесса производства
гипосернистой кислоты, который будет свободен или практически свободен от серной кислоты и
растворенных солей металлов, и, таким образом, будет иметь широкое применение в различных областях
техники благодаря устранению вышеупомянутых трудностей. Согласно данному изобретению,
усовершенствованный процесс получения гипосернистой кислоты путем восстановления сернистой кислоты
характеризуется тем, что это восстановление осуществляется путем введения водорода в раствор сернистой
кислоты. Таким образом, поток водорода или газа, содержащего водород, может пропускаться через водный
раствор диоксида серы любой желаемой концентрации в соответствии с требуемой концентрацией раствора
гипосернистой кислоты.
Могут использоваться растворы, насыщенные диоксидом серы, при этом газ может непрерывно подаваться в
раствор в процессе производства гипосернистой кислоты. В той мере, в какой это совместимо с назначением
последующего восстанавливающего раствора, предпочтительно работать с максимально
концентрированными растворами сернистой кислоты, поскольку в этом случае доля серной кислоты, которая
может присутствовать в таких растворах, неизбежно снижается. Раствор сернистой кислоты может быть
обработан водородом или водородсодержащим газом в присутствии каталитического агента, который, если он
по своей природе растворим в кислом растворе, например, цинк, олово или железо, удаляется после начала
реакции, или же обработка водородом (или газом, содержащим его) может проводиться на протяжении всего
процесса в присутствии такого каталитического агента, который нерастворим в кислом растворе (например,
платинированного асбеста или нерастворимого коллоидного металла). Водород может быть распылен в
растворе сернистой кислоты, и процесс может проводиться под давлением и при любых желаемых
температурных условиях.
Раствор сернистой кислоты может подвергаться воздействию водорода в процессе электролиза между
подходящими электродами, при этом водород предпочтительно вводят в раствор вблизи анода. Электроды
могут быть изготовлены из любого подходящего материала, который не будет оказывать вредного
воздействия на конечный восстановительный раствор, и могут быть изготовлены из вещества, обладающего
свойством адсорбировать водород, например, палладия, или покрыты им. Сернистую кислоту можно получить
из любого подходящего источника. Однако предпочтительнее использовать кислоту, при производстве
которой по возможности исключены окислительные условия. Для получения сернистой кислоты такой чистоты
один из методов, который можно использовать в качестве предварительного этапа перед восстановлением до
гипосернистой кислоты описанным выше способом, заключается в обжиге сульфида металла, например,
пирита, марказита или цинковой обманки, в условиях, исключающих образование триоксида серы (например,
путем обжига сульфида в присутствии карбоната, такого как известняк, разлагаемого при нагревании с
выделением диоксида углерода), и поглощении сернистых газов в воде в отсутствие воздуха или в воде,
насыщенной диоксидом углерода.
Простой аппарат для приготовления водного раствора сернистой кислоты таким способом состоит из сосуда
для загрузки, который может быть удобно выполнен из цилиндрической нижней части и верхней части в
форме конуса. Сосуд снабжен обратным газовым клапаном и газоподающим трубопроводом,
предпочтительно расположенным таким образом, чтобы подавать газ в сосуд над поверхностью
содержащейся в нем жидкости. Загрузочный сосуд снабжен вспомогательной подающей камерой,
предпочтительно вместимостью не менее чем в два раза превышающей объем жидкости, используемой для
загрузки газа в загрузочный сосуд. Для подачи жидкости из загрузочной камеры в загрузочный резервуар
предусмотрены средства, которые могут быть автоматическими, при этом последний снабжен сливным
краном ниже уровня жидкости, которая должна в нем содержаться. Между этим загрузочным резервуаром и
источником сернистых газов, например, печью для обжига, может быть целесообразно разместить
газоохлаждающую цепь. Для использования этого аппарата для производства практически не содержащей
серной кислоты сернистой кислоты, в загрузочный сосуд вводят воду таким образом, чтобы заполнить его,
скажем, примерно на одну треть в цилиндрической части, а воздух вытесняют из сосуда путем введения
углекислого газа или сернистых газов из охлаждающей камеры.
После удаления всего воздуха воду насыщают газом, подавая сернистые газы на поверхность жидкости до
получения раствора желаемой степени концентрации. Затем часть или весь полученный раствор, в
зависимости от необходимости, отводится через сливной кран в установку, где должно быть произведено
восстановление сернистой кислоты, при этом соответствующее количество воды подается из подающей
камеры в загрузочный сосуд, где продолжается загрузка газом. Изобретение особенно применимо к обработке
минеральных веществ, таких как каолин, шаровая глина, огнеупорная глина, барит, полевые шпаты, боксит,
ильменит и тому подобные. В случае веществ, чувствительных к действию серной кислоты, процесс
отбеливания следует проводить в условиях, исключающих окисление восстанавливающего раствора,
например, в закрытых резервуарах. Следует понимать, что для восстановительных целей можно
использовать либо растворы гипосернистой кислоты, уже полученные описанным способом, либо
восстановительный раствор можно приготовить в присутствии вещества, которое будет подвергаться ее
воздействию.
Изобретение обеспечивает простой и быстрый способ получения растворов гипосернистой кислоты с
эффективной степенью концентрации без потерь металла, характерных для обычного метода, при этом, если
проявлять разумную осторожность и исключать окислительные условия на протяжении всего процесса
приготовления, гипосернистая кислота может быть получена практически без серной кислоты, а также без
солей металлов. Усовершенствования в производстве гипосернистой кислоты и ее использовании. Я,
Артингтон Уолтсли, подданный короля Англии, проживающий в Мандевиль-Хаусе, Айлсворт, Мидлсекс,
настоящим заявляю о характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут
подробно описаны и установлены в следующем заявлении: Настоящее изобретение касается
усовершенствования производства гипосернистой кислоты и способов ее использования. Давно известно, что
гипосернистую кислоту в виде металлической соли можно получить обработкой водного раствора диоксида
серы некоторыми металлами, такими как цинк, олово или железо, и было предложено применить эту реакцию
для отбеливания минеральных веществ, таких как глина, боксит, барит и полевые шпаты, путем получения
гипосернистой кислоты таким образом в присутствии самого минерала.
На практике этот метод производства гипосернистой кислоты связан с рядом недостатков. Полученный
раствор является нечистым и содержит, помимо гипосернистой кислоты, переменную долю солей металлов,
полученных из металла, использованного в процессе восстановления. Если контакт между раствором кислоты
и металлом был непродолжительным, в конечном растворе может присутствовать сравнительно небольшое
количество солей, но последний будет содержать лишь очень низкий процент сернистой кислоты, и такой
раствор будет действовать медленно и ненадежно. Если же на другой стороне контакт с металлом был более
длительным, то в растворе может наблюдаться более высокое содержание сернистой кислоты, но
одновременно и увеличенное количество растворенных солей. В крупномасштабной практике, где
используется любой металл, например цинк, потребление металла может быть отнюдь не незначительным и
составлять существенную часть производственных затрат. Использование таких загрязненных растворов
проблематично, поскольку обрабатываемые ими материалы, как правило, должны быть свободны от
растворенных солей, а это может быть не только медленным, но и сравнительно дорогостоящим процессом.
Целью настоящего изобретения является разработка усовершенствованного способа получения и
использования раствора гипосернистой кислоты, не зависящего от вышеупомянутого использования
металлов, и позволяющего получать растворы свободной кислоты, не содержащие растворенных солей.
Согласно данному изобретению, усовершенствованный процесс получения гипосернистой кислоты путем
восстановления сернистой кислоты характеризуется тем, что это восстановление осуществляется с помощью
водорода, электролитически образующегося в растворе сернистой кислоты. В процессе электролиза диоксид
серы может непрерывно вводиться в раствор, а также могут использоваться растворы, насыщенные этим
газом. Данный процесс может проводиться при любых удобных условиях температуры и давления.
Предпочтительно работать с максимально концентрированными растворами сернистой кислоты, но, как
станет ясно, концентрация раствора является фактором, который необходимо корректировать в зависимости
от условий работы, например, температуры. Таким образом, при сравнительно крупномасштабном
производстве процесса, например, при обработке минералов или других веществ в больших объемах, где
работа при температуре, отличной от преобладающей атмосферной, может быть нецелесообразной, может
оказаться более экономичным и удобным использовать более слабые растворы серной кислоты, чем в тех
случаях, когда процесс позволяет контролировать температурные условия по своему усмотрению.
Нестабильность гипосернистой кислоты возрастает с повышением температуры, поэтому, как правило,
целесообразно работать при как можно более низких температурах, соответствующих характеру проводимой
операции. Процесс может проводиться при сверхвысоком атмосферном давлении и с искусственным
охлаждением раствора, а использование повышенного давления и низкой температуры рекомендуется в тех
случаях, когда необходимо использовать уже сформированный раствор гипосерной кислоты вместо
получения кислоты в непосредственном присутствии восстанавливаемого вещества. Однако при
использовании этого раствора следует помнить, что растворы гипосернистой кислоты быстро разлагаются,
поэтому уже приготовленные растворы следует использовать как можно скорее после приготовления, при
этом фактическое время, в течение которого раствор может оставаться пригодным для использования,
определяется условиями, в которых кислота была приготовлена и хранилась до использования. Сернистую
кислоту можно получить из любого подходящего источника.
Когда, как- Предназначен для обработки материалов, подверженных вредному воздействию сернистой
кислоты (как в случае с некоторыми минералами и веществами с органическим основанием). Сернистая
кислота должна быть получена из источника, в котором окислительные условия максимально исключены, а
электролиз должен проводиться в неокислительных условиях. В раствор сернистой кислоты можно добавить
каталитический агент, например, соль металла, такую как соль цинка, или металл, например, платину; или же
можно использовать коллоид, например, органический коллоид, например, желатин. Однако данное
изобретение не зависит от наличия каталитического агента. Электролиз раствора сернистой кислоты может
проводиться в любой удобной форме ячейки, обеспечивающей надлежащую защиту катодной камеры от
окислительных условий на аноде. В процессе через катодную камеру, а также через анодную камеру может
пропускаться поток инертного или восстанавливающего газа (например, водорода или водородсодержащего
газа), когда, как в случае мелкомасштабных операций, использование или рекуперация свободного
кислорода, выделяющегося на аноде, может быть нежелательной.
Анодная камера может быть заполнена раствором сернистой кислоты, при этом серная кислота может быть
приготовлена одновременно, а избыток выделяющегося кислорода может быть рекуперирован. Или же
анодная камера может быть заполнена любым другим подходящим электролитом, а выделяющийся кислород
может быть либо собран, либо использован непосредственно в камере для осуществления окисления.
Электроды могут быть изготовлены из любого подходящего материала, который не будет препятствовать
применению восстанавливающего раствора. Я обнаружил, что свинцовые электроды могут быть удобным
вариантом. Мой опыт показывает, что активность раствора, полученного в результате электролиза,
максимальна вблизи катода, и желательно, чтобы катодные элементы были такими, чтобы обеспечивать
обширную поверхность восстановления. Может быть использовано несколько катодных элементов. При
использовании свинцового катода площадью четверть (или меньше) квадратного фута, погруженного в
раствор сернистой кислоты, я обнаружил, что ток в 5 ампер на 100 см³ жидкости при давлении от четырех до
шести вольт является удобной оптимальной плотностью тока для большинства целей при обычных условиях
температуры и давления.
При использовании свинцового катода с поверхностью в один фут и напряжении от четырех до шести вольт
допустимый ток должен составлять от 20 до 50 ампер. Однако изобретение не ограничивается какой-либо
конкретной плотностью тока, и может быть использована любая плотность тока, которая обеспечит
восстановительный раствор, подходящий для конкретной цели. Здесь можно отметить, что при производстве
гипосернистой кислоты в присутствии обрабатываемого ею материала концентрация гипосернистой кислоты,
по-видимому, имеет меньшее значение, чем непрерывность производства и эффективный контакт
обрабатываемого материала с кислотой по мере ее образования. Как уже было сказано, активность раствора,
по-видимому, наиболее высока в непосредственной близости от катодных элементов. Следовательно, при
практическом применении изобретения, когда электролитический процесс проводится в присутствии
обрабатываемого материала, последний должен находиться как можно ближе к катодным элементам и
постоянно перемешиваться вблизи них, чтобы обеспечить непрерывный контакт материала с образующейся
гипосернистой кислотой.
При таком способе работы наиболее эффективно используется гипосернистая кислота, хотя фактическая
концентрация последней в любой момент времени может быть сравнительно очень мала. Существенной
особенностью настоящего изобретения является прямое применение вышеупомянутого электролитического
процесса для восстановления путем получения раствора гипосернистой кислоты в непосредственном
присутствии восстанавливаемого вещества. Изобретение может быть применено для восстановления
определенных органических соединений и других органических веществ, обрабатываемых кислотными
восстановителями. Например, необработанное и недекорированное кокосовое волокно может изменить свой
глубокий темно-коричневый цвет на светлый песочный оттенок и, таким образом, быть приспособлено для
окрашивания более светлыми цветами, чем те, которые ранее были доступны. Изобретение может быть
также применено к отбеливанию минеральных веществ путем восстановления в них высокоокисленных
металлических соединений, а также для выщелачивания определенных компонентов минералов, с
отбеливанием или без него, например, для удаления оксидов железа из бокситов и некоторых глин,
предназначенных для использования в качестве огнеупорных глин. Представляется, что этот процесс может
быть осуществлен таким образом, чтобы обеспечить избирательное восстановление определенных
компонентов минеральных продуктов.
Разумеется, следует понимать, что разные вещества различаются по своей восприимчивости к воздействию
растворов сернистой кислоты, и хотя некоторые минералы, например, могут легко обесцвечиваться или
приводиться в состояние, при котором некоторые компоненты могут легко выщелачиваться, другие вещества,
даже аналогичного класса, могут быть практически инертными или требовать значительно более длительной
обработки, или обработки более концентрированным раствором в течение более длительного или более
короткого периода времени для получения аналогичного результата. Например, я обнаружил, что чистый
оксид титана трудно поддается обработке в течение разумного периода времени, но, с другой стороны, в
некоторых бокситах оксид подвергается существенной коррозии. При обработке твердых веществ, таких как
минералы, скорость действия и его эффективность в значительной степени зависят от степени измельчения
материала, и рекомендуется использовать максимально мелкую степень измельчения, а также поддерживать
материал в непосредственной близости от катодных элементов и при соответствующем перемешивании по
Соседние файлы в папке патенты