Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_2614
.pdf
поперек топочного пространства и перпендикулярно передним секциям, чтобы разделить топку на две части и
предотвратить контакт огня и горячих печных газов с внутренней поверхностью задней секции, когда она не
требуется для нагрева воды, содержащейся в этой секции.
На каждом участке предусмотрены стандартные подающие и обратные патрубки, а также предусмотрено
место для подключения стандартных элементов крепления котла, предохранительных устройств и фитинга
топки. В случае передних секций два подающих и два обратных соединения могут быть соединены внешней
трубой, образуя общий подающий и обратный трубопровод, от которого можно отводить соединения. Для того
чтобы изобретение было понятно, я прилагаю чертежи. На фиг. 1 представлен боковой разрез котла
центрального отопления, изготовленного в соответствии с данным изобретением, в котором водяное
пространство вокруг топки разделено на три отдельные секции. На рис. 2 представлен поперечный разрез
котла, показанного на рис. 1. На фиг. 3 представлен вид сверху верхней части котла, показанной на фиг. 1 и 2.
— Как видно из чертежей, три секции водовода изготовлены из низкоуглеродистой стали, чугуна или другого
металла, при этом задняя секция B имеет U-образную форму в плане, а две передние секции B и B —
приблизительно прямоугольную.
На двух передних и задних секциях предусмотрены вертикально расположенные выступы b для обеспечения
совмещения. После сборки секции фиксируются на месте с помощью накладок b4 болтами или другими
известными способами, образуя цельную конструкцию. Съемная верхняя пластина b5, закрывающая котел,
крепится известным способом, и от этой верхней пластины отводится дымоход b6. Обычная съемная
передняя панель, которая крепится известными способами к секциям B и B2, снабжена дверцами для топки и
воздухозаборника. Плиты D из огнеупорного кирпича или другого жаростойкого материала, разделяющие
топочную камеру на две части A, A, фиксируются по всей поверхности топочного пространства путем
установки между выступами b. Эти плиты извлекаются из топки или устанавливаются в нее через отверстие в
верхней части, которое закрыто съемной крышкой d. На рисунке показана задняя секция B котла, снабженная
двумя подающими патрубками b7 и соответствующими обратными патрубками b8, а каждая передняя секция
B B снабжена одним подающим патрубком b9 и соответствующим обратным патрубком b10.
Таким образом станет ясно, что циркуляцию из задней части котла можно использовать для одной цели, а
циркуляцию из передней части — для другой. Например, соединения из задней секции могут использоваться
для отопления радиаторов и подобных целей, а соединения из передней секции — для обычного
водоснабжения горячей водой. Таким образом, когда отопительная секция не требуется, благодаря
предусмотренному здесь разделителю топки на две части, я могу прекратить циркуляцию тепла и
одновременно поддерживать подачу горячей воды. Подробно описав и определив природу моего изобретения
и способ его осуществления, я заявляю, что то, что я...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_219423.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=219423&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB219423A
[]
Усовершенствования в производстве оксида цинка или связанные с ним. Сообщение от: THE NEW JERSEY
ZiNc COMPANY, корпорации, организованной и действующей в соответствии с законами штата Нью-Джерси,
Соединенные Штаты Америки. Штаты Америки, по адресу: Фронт-стрит, 160, район Манхэттен, город, округ и
штат Нью-Йорк, Соединенные Штаты Америки.
Я, Уильям Джон Меллерш Джексон, из фирмы «Хазелтихе, Лейк и Ко.», дипломированные патентные
поверенные, 28, Саутгемптон Билдингс, Лондон, W.C. 2, в графстве Мидлсекс, подданный короля
Великобритании, настоящим заявляю о характере данного изобретения и о способе его осуществления,
которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: — Данное изобретение относится к
производству оксида цинка и включает усовершенствованный метод и устройство для производства оксида
цинка, а также улучшенную форму оксида цинка, полученного или приготовленного методом, описанным в
данном изобретении. Было обнаружено, что оксид цинка со значительно улучшенными свойствами и
чрезвычайно высокой, ультрамикроскопической тонкостью может быть получен путем окисления выходящего
потока паров металлического цинка потоком относительно холодного окислительного газа, такого как воздух,
при этом газовый поток ограничивает область образования оксида цинка, окружающую выходящий поток
паров цинка, поглощает тепло, выделяемое в этой области, и практически мгновенно охлаждает
первоначально образовавшиеся частицы оксида цинка.
Окисление путем пескоструйной обработки выходящего потока паров цинка предпочтительно происходит на
открытом воздухе или в среде, которая обеспечивает такое полное рассеивание или поглощение лучистой
энергии окисления, чтобы практически мгновенно охладить первоначально образовавшиеся частицы оксида
цинка до температуры ниже 350 °C. Таким образом, окисление путем пескоструйной обработки может с
успехом проводиться в большом открытом помещении, и если вблизи зоны окисления находятся
теплоотражающие предметы, такие предметы следует поддерживать при настолько низкой температуре,
чтобы они поглощали, а не отражали лучистую энергию окисления. Предпочтительно, чтобы объем и
интенсивность газового потока, а также его теплопоглощающая способность были таковы, что частицы оксида
цинка охлаждались ниже температуры 350°C за очень малую долю секунды, скажем, за одну пятидесятую (50)
секунды или меньше, после их образования. В предпочтительном варианте осуществления объем и
интенсивность газового потока таковы, что кажущаяся раскаленной добела зона окисления на самом деле
настолько ограничена и холодна, что голую человеческую руку можно безнаказанно проводить взад и вперед
через зону окисления (пламя), при этом поток паров цинка, выходящий из сопла диаметром восемь дюймов,
эквивалентен 500 фунтам цинка в час.
Поток паров цинка может быть как неразбавленным, так и разбавленным другими газами, такими как оксид
углерода, азот, водород и т. д., образующимися в результате используемого метода получения паров цинка.
До настоящего времени оксид цинка обычно производился либо по американскому (или методу Уэтерилла),
либо по французскому (или методу ретортного испарения) способу. Основная часть оксида цинка,
используемого в резиновой промышленности в качестве армирующего агента, до настоящего времени
производилась по американской технологии. В этих и других ранее предложенных процессах производства
оксида цинка путем сжигания или окисления паров металлического цинка не учитывался тот факт, что
природа самого пламени оказывает какое-либо влияние на физические свойства оксида, и не
предпринимались попытки контролировать физические свойства оксида путем управления пламенем,
особенно путем его усиления и ограничения размеров. Хотя оксид цинка, полученный в результате этих
предварительных процессов, внешне выглядит как неощутимый порошок, на самом деле частицы имеют
размер, позволяющий проводить фотомикроскопические измерения с помощью стеклянных линз и белого
света.
Однако следует отметить, что в предыдущей спецификации № 180680 авторы сообщения описали способ
получения оксида цинка, заключающийся в окислении паров цинка и охлаждении образовавшихся частиц
оксида цинка практически мгновенно после их образования со скоростью, определяемой путем
микроскопического исследования. В рамках настоящего изобретения выходящий поток паров металлического
цинка окисляется потоком относительно холодного окислительного газа, который ограничивает область
образования оксида цинка, окружающую выходящий поток паров цинка; и под термином «поток» понимается
струя или кольцевой поток газа под давлением, который распыляется или впрыскивается на поверхность или
внутрь пламени, вызывая уменьшение его размера. Новый метод, характеризующийся "взрывом"
окислительного газа, существенно отличается от "метода отсоса", подробно описанного в вышеупомянутой
спецификации, и между ним и методом, описанным в настоящей спецификации, не должно возникать
путаницы.
На прилагаемых чертежах изображены некоторые виды устройств (на фиг. 1–7), приспособленных для
практического применения изобретения, однако предполагается и будет понятно, что изобретение
иллюстрируется, но не ограничивается, использованием именно этих конкретных видов устройств. Рисунки 8
и 9 представляют собой пояснительные диаграммы. На рисунках с 1 по 7 показаны различные схемы обдува
для ограничения и концентрации процесса горения или окисления паров цинка в ограниченных размерах, так
что первоначально образовавшиеся мелкие частицы оксида цинка мгновенно охлаждаются путем удаления из
зоны повышенной температуры и одновременно разбавляются, при этом частицы выдуваются через зону
горения сильными потоками воздуха. Устройство, изображенное на фиг. 1 чертежей, включает тигель 10,
предназначенный для хранения значительного количества металлического цинка 11. Тигель может быть
изготовлен из любого подходящего огнеупорного материала; хорошо для этой цели подходит смесь из сорока
процентов огнеупорной глины и шестидесяти процентов карборунда или силицида кальция.
Тигель 10 имеет форму буквы \/ в разрезе и в плане в основном прямоугольную. Тигель разделен на два
отсека 12 и 13 поперечной перегородкой 14. Нижний конец перегородки 14 расположен на небольшом
расстоянии от прилегающей стенки тигля, и в этом пространстве размещена перфорированная диафрагма 15.
Тигель 10 заключен в кирпичную конструкцию 16, а пространство между кирпичной кладкой и наклонными
стенками тигля может быть заполнено теплоизоляционным материалом 17, таким как пористый
кремнеземистый огнеупорный материал, известный под зарегистрированной торговой маркой Sil-o-cel. Отсек
12 тигля постоянно закрыт крышей 18, поддерживающей теплоизоляционный материал 19 соответствующей
толщины. Отсек 13 обычно закрывается съемной крышкой 20. Электрод 21, предпочтительно из графита,
проходит вдоль перегородки 14 значительно ниже поверхности цинка в отсеке 12. Другой электрод 22,
предпочтительно из графита, входит в отсек 12 и заканчивается в нижней части на небольшом расстоянии
выше уровня цинка.
Электроды 21 и 22 подключены к соответствующему источнику электрической энергии, который может быть
как постоянным, так и переменным, и предусмотрены соответствующие средства (не показаны) для
регулирования электрического тока. Сопло 23 проходит через крышу 18 и наложенный сверху слой
изоляционного материала 19 и обеспечивает выходное отверстие для паров металлического цинка,
образующихся в отсеке 12. На изоляционном материале 19, окружающем сопло 23, установлен кольцевой
отсек 24, предназначенный для подачи сжатого воздуха из любого подходящего источника через подающую
трубу 25. В отсеке 24 имеется выпускное отверстие 26, окружающее сопло 23. Внешняя стенка отсека 24
может быть выполнена из огнеупорного кирпича, а верхняя крышка отсека может быть изготовлена из стали.
Конус 27 может быть изготовлен из листового железа и может иметь изоляционный материал 28, например,
известный под зарегистрированной торговой маркой Sil-o-cel, расположенный между ним и соплом 23. При
реализации процесса изобретения с использованием аппарата, изображенного на фиг. 1, металлический цинк
вводят в тигель до тех пор, пока отсек 12 не заполнится расплавленным цинком примерно до указанного
уровня, и этот приблизительный уровень поддерживается при нормальной работе аппарата.
Прохождение электрического тока между электродом 22 и поверхностью цинка 11 приводит к выделению
тепла, необходимого для поддержания цинка в расплавленном состоянии и образования достаточного
количества паров металлического цинка, чтобы через сопло 23 выходил быстрый поток паров. Нагрева также
достаточно для расплавления добавок твердого цинка, которые можно ввести в отсек 13, сняв крышку 20.
Пространство между верхней поверхностью расплавленного цинка в отсеке 12 и крышей 18 заполняется
парами металлического цинка, и эти пары проходят через сопло 23 непрерывным потоком. Когда пары цинка
выходят из сопла 23, они контактируют с окружающим воздухом и, если их не подвергать воздействию,
сгорают характерным естественным цинковым пламенем. Кольцевое сопло 26 направляет кольцевой или
окружной поток воздуха внутрь, навстречу выходящему потоку паров цинка, и вызывает его интенсивное
сгорание. Эффект от этого воздушного потока заключается в резком уменьшении размера цинкового пламени
по сравнению с тем размером, который оно имело бы при свободном горении в воздухе без воздействия
воздушного потока.
Воздушный поток в кольцевой области дополнительно способствует тому, что частицы оксида цинка,
образующиеся в результате сгорания, мгновенно выходят из высокотемпературной зоны ограниченного
сгорания в холодный окружающий воздух, в результате чего эти частицы мгновенно охлаждаются и
расширяются. Образовавшиеся таким образом частицы оксида цинка втягиваются в нижний расширенный
конец дымохода 29 с помощью вытяжного вентилятора или подобного устройства (не показано) в дымоходной
системе и транспортируются по дымоходной системе в рукавный фильтр или к другим соответствующим
средствам для сбора оксида цинка. Эффект, который оказывает воздушный поток, усиливая или концентрируя
сгорание паров цинка, станет очевидным при сравнении пламени, показанного в несколько условной и
наглядной форме на рис. 1, с пламенем, показанным на рис. 8. Сложно наглядно показать разницу между
этими языками пламени, но визуальное различие наиболее заметно в самих названиях. На рис. 8 показаны
условия, которые, по мнению участников связи, сопровождают свободное горение в воздухе потока
значительного объема паров цинка, например, потока, выходящего через сопло диаметром четыре дюйма со
скоростью 150 фунтов металлического цинка в час.
Предполагается, что пары металлического цинка выходят вверх из вертикального отверстия или сопла а. Над
отверстием а образуется ядро из паров металлического цинка b. Ядро b, состоящее из паров цинка, окружено
воздухом, и горение паров цинка, по-видимому, происходит главным образом на внешней стороне ядра, где
пары цинка соприкасаются с окружающим воздухом, и эта активная зона горения, обозначенная как c,
является зоной с самой высокой температурой. В той мере, в какой сгорание паров цинка в зоне с может быть
неполным, эта зона может расширяться и приобретать нерегулярный и вихревой характер по мере того, как
дополнительные количества воздуха смешиваются с частично сгоревшими парами цинка, образуя таким
образом катящееся или дрейфующее пламя. Вокруг активной зоны горения c находится взвешенная масса
твердых частиц оксида цинка. Пламя горящего цинка создает поток воздуха в направлении, указанном
стрелками d, и этот всасываемый поток воздуха стремится прижать частицы оксида цинка к пламени, так что
некоторые частицы оксида цинка, и особенно те, которые образуются у основания пламени, могут
подвергаться воздействию пламени в течение значительного периода времени, поднимаясь вверх в
высокотемпературную зону горения или в непосредственной близости от нее.
На практике свободно горящее пламя указанного типа будет иметь высоту в несколько футов. То есть зона
накаливания, возникающая в результате сгорания и медленного охлаждения раскаленных частиц оксида
цинка по мере их подъема в смеси с сильно нагретыми газами, имеет значительные размеры, и частицы
оксида цинка поддерживаются при температуре накаливания, или значительная часть частиц оксида цинка
поддерживается при такой температуре в течение существенного времени, так что частицы полученного
оксида цинка имеют значительно больший размер, чем улучшенный продукт настоящего изобретения. Пламя,
изображенное на рис. 8, образуется, если отключить воздушный поток, показанный на рис. 1. Однако, когда
включается воздушный поток, название мгновенно усиливается и концентрируется, мгновенно меняясь с
нескольких футов в высоту на всего несколько дюймов, а частицы оксида цинка, образующиеся в пламени,
вместо того, чтобы медленно подниматься и поддерживаться при повышенной температуре в течение
значительного периода времени, практически мгновенно удаляются из зоны интенсивного горения,
охлаждаются и одновременно разбавляются.
На практике, в аппарате, изображенном на фиг. 1, специалисты добились превосходных результатов при
следующих условиях: тигель 10 содержал приблизительно 200 фунтов расплавленного цинка. Нагрев цинка
осуществлялся электрическим током силой около 3000 ампер при переменном потенциале между
электродами 21 и 22 около 30 вольт. Сопло 23 имело диаметр четыре дюйма, и через него ежечасно
проходило около 150 фунтов металлического цинка. В кольцевой отсек 24 подавалось около 900 кубических
футов воздуха в минуту при давлении примерно в два дюйма водяного столба. Нижний конец дымоходной
трубы 29 имел диаметр десять футов и был установлен на высоте двух футов над выходным концом сопла 23.
Температура газов, поступающих в нижний конец трубы 29, изменялась от примерно 60°C в середине до
примерно 20°C на периферии. Скорость распространения пламени составляла более пятидесяти футов в
секунду, а общая высота пламени, хотя и несколько варьировалась и носила нерегулярный характер, в
среднем была значительно меньше фута, так что частицы оксида цинка образовывались и удалялись из
ограниченной зоны горения за очень малую долю секунды.
Охлаждающий эффект воздушного потока описанного характера настолько велик, что руку можно проводить
взад и вперед через верхнюю часть того, что кажется пламенем, без риска получить травму. Верхняя часть
видимой зоны пламени, на первый взгляд, все еще содержит раскаленные частицы оксида цинка,
разбавленные холодным воздухом и подвергающиеся быстрому охлаждению, так что видимая зона пламени
или зона накаливания несколько выходит за пределы высокотемпературной зоны интенсивного горения. На
рис. 2 показана конструкция аппарата, который показал отличные результаты в коммерческой практике.
Данное устройство включает в себя камеру испарения цинка 45, длиной около 6,5 футов, шириной около 2,5
футов и высотой около 2,72 футов. Камера 45 образована утрамбованной или уплотненной футеровкой 46
толщиной около 12 дюймов из подходящего огнеупорного материала. Для формирования футеровки 46 могут
использоваться различные огнеупорные смеси. Превосходные результаты были достигнуты с помощью
смеси, содержащей: 29 фунтов раствора силиката натрия, 40° по шкале Боме; 19 фунтов воды; 150 фунтов
печного хрома; и 150 фунтов прокаленного магнестита.
Под "печным хромом" подразумевается хромовый кирпич, изготовленный из хромита. Хромит измельчают и
смешивают с огнеупорной глиной или бокситом, либо с бокситом и магнезией, либо только с магнезией. Затем
смесь измельчают и смешивают с небольшим количеством воды в ручной мельнице, формуют, сушат и
обжигают, получая таким образом магнезиальные кирпичи. Таким образом, хром, полученный в печи, может
содержать магний, а также железо и другие примеси, присутствующие в хромите. Использование хрома для
печей в описанном здесь аппарате не является обязательным, поскольку подойдет практически любой
известный огнеупорный материал. Огнеупорная футеровка 46 заключена в стальной каркас 47, опирающийся
на несколько слоев кирпичей 48 (из материала, известного под зарегистрированным товарным знаком
Sil-o-cel), уложенных на бетонное или цементное основание 49. Внешняя рама из листовой стали 50 окружает
боковую стенку аппарата, а промежутки между вертикальными стенками рам 47 и 50 заполнены порошком
силикоцела 51. Подающая труба 52, изготовленная из карборунда или другого подходящего огнеупорного
материала, проходит в камеру 45 и обеспечивает подачу металлического цинка в расплавленном или твердом
состоянии в камеру.
Верхний и наружный конец подающей трубы 52 заканчивается корпусом 53 такой формы, которая позволяет
удобно загружать металлический цинк во внешний конец или устье трубы, и этот корпус (или устье трубы)
может, при желании, быть снабжен соответствующей крышкой или дверцей для закрытия верхнего конца
трубы в промежутках между загрузками. Труба 52 герметизирована относительно камеры 45 с помощью
массы огнеупорного материала 54, аналогичного огнеупорному материалу футеровки 46. В камеру 45 входят
пара вертикально расположенных и на соответствующем расстоянии друг от друга электродов 55 и 56,
предпочтительно из графита. Нижние концы этих электродов заканчиваются на небольшом расстоянии над
уровнем расплавленного цинка 57 в камере 54. Электроды 55 и 56 подключены к соответствующему источнику
электрической энергии, который может быть как постоянным, так и переменным, и предусмотрены
соответствующие средства (не показаны) для поддержания электродов на надлежащем расстоянии над
уровнем расплавленного цинка 57 и для регулирования электрического тока.
Верхняя часть камеры 45 закрыта крышей 58, предпочтительно выполненной из графитовых плит. Поверх
крышки 58 укладывается толстый слой огнеупорного материала 59, аналогичного материалу футеровки 46.
Сопло 60 из карборунда, совмещенное с трубкой 61 из карборунда и отверстием 62 в крыше 58, обеспечивает
выход паров цинка из камеры 45. На огнеупорном материале 59, вокруг сопла 60, установлен кольцевой отсек
65, предназначенный для подачи сжатого воздуха из любого подходящего источника через подающую трубу
66. В верхней части отсека 65 имеется отверстие 63, которое немного больше и примерно находится на
уровне выпускного отверстия сопла 60. Принцип работы аппарата, изображенного на рис. 2, станет понятен из
описания принципа работы аппарата, представленного на рис. 1. Превосходные результаты были достигнуты
при следующих условиях эксплуатации: камера 45 содержала приблизительно 10 000 фунтов расплавленного
цинка.
Нагрев цинка осуществлялся электрическим током силой около 4000 ампер при переменном потенциале
между электродами 55 и 56 около 75 вольт. Сопло № 60 имело диаметр восемь дюймов, и через него
ежечасно проходило около 500 фунтов металлического цинка. В отсек 65 подавалось около 4500 кубических
футов воздуха в минуту при давлении примерно в десять дюймов водяного столба. Нижний расширенный
конец или колпак дымохода 64 имел диаметр тридцать шесть дюймов и был установлен на высоте двух футов
над выпускным концом сопла 60. Температура газов, поступающих в нижнюю часть дымохода 64, колебалась
от примерно 60°C в середине до примерно 20°C на периферии. Скорость распространения пламени
составляла более пятидесяти футов в секунду, а общая высота пламени в среднем была значительно меньше
фута. Вместо использования кольцевого воздушного потока воздуха низкого давления, как показано на рис. 1
и 2, можно аналогичным образом использовать другие варианты воздушных потоков.
Хотя представленные на рис. 1 и 2 схемы дают весьма удовлетворительные результаты, на рис. с 3 по 7
включительно показаны другие формы устройств, которые также оказались удовлетворительными. На фиг. 3
труба 30, предназначенная для сжатого воздуха, проходит через изоляционный материал 19 и заканчивается
направленным вверх выпускным отверстием 31, расположенным в центре сопла 23. Удовлетворительные
результаты были получены при подаче от пяти до десяти кубических футов воздуха в минуту под давлением
около двадцати фунтов через выходное отверстие диаметром одна восьмая дюйма. Вокруг выпускного
отверстия 31 образуется и закупоривается оксид цинка, поэтому следует принимать меры предосторожности
для предотвращения этого, например, периодически соскабливать оксид цинка. В схеме, показанной на рис. 4,
два воздушных сопла 33 расположены по диаметрально противоположным сторонам пламени горящего цинка
и снабжаются воздухом через трубу 32. Эти сопла вызывают сглаживание или сужение цинкового пламени в
одном направлении и удлинение или расширение пламени в другом.
В схеме, показанной на рис. 5, воздух подается под относительно низким давлением через трубу 34 к
большим выходным соплам 35, которые направлены против пламени на некотором расстоянии над устьем
отверстия 23. В схеме, показанной на рис. 6, сжатый воздух подается под относительно высоким давлением
через кольцевую трубу 36 к ряду выходных патрубков малого диаметра 37. На рисунке показаны три сопла,
расположенные на равном расстоянии друг от друга и направленные на разном уровне в сторону потока
паров металлического цинка, выходящего из сопла 23. На практике специалисты по связи использовали до
шестнадцати воздушных потоков, равномерно распределенных вокруг пламени; однако обнаружили, что
вполне удовлетворительные результаты можно получить с помощью трех воздушных потоков,
расположенных показанным образом. В конструкции, показанной на рис. 7, предусмотрено кольцевое сопло,
несколько похожее на сопло на рис. 1, имеющее трубу подачи воздуха 40 и кольцевую камеру 39 с круглым
отверстием 38. Применение воздушных потоков различными способами, показанными на иллюстрациях,
оказывает рассеивающее или диспергирующее действие, а также разбавляющее и охлаждающее действие на
первоначально образовавшиеся частицы оксида цинка, и это действие сочетается с интенсивным и
концентрированным сгоранием паров цинка, так что как сгорание, так и разбавление и охлаждение
завершаются практически мгновенно.
Таким образом, данный процесс отличается от процессов, в которых первоначально образовавшиеся частицы
оксида цинка остаются в пламени или вблизи него в течение значительного времени, и в которых
предоставляется возможность для увеличения размера частиц и других изменений в них, характерных для
процессов, ранее применявшихся в коммерческих целях при производстве оксида цинка. Под интенсивным
сгоранием подразумевается не высокотемпературное сгорание, а интенсивное сгорание по отношению к
пространству или объему, в котором происходит сгорание с высокой скоростью. Таким образом, под
интенсивным сгоранием понимается ограничение или концентрация процесса горения в ограниченном
пространстве или объеме, независимо от влияния такого ограничения на температуру. Полученный в
результате изобретения продукт, образующийся описанным выше способом, характеризуется чрезвычайно
мелким размером частиц, что отличает его от современных стандартных высококачественных сортов оксида
цинка, производимых по американскому или французскому технологиям.
Лучшие из исследованных коммерческих сортов оксида цинка, произведенного по американской технологии,
имеют средний размер частиц от примерно 0,38 до примерно 0,52 микрон (0,001 миллиметра), в то время как
лучшие из исследованных коммерческих сортов оксида цинка, произведенного по французской технологии,
например, под маркой U.S.P. компании The New Jersey Zinc Company, имеют средний размер частиц от
примерно 0,36 до примерно 0,44 микрон. Усовершенствованный продукт, созданный в соответствии с
настоящим изобретением, имеет средний размер частиц около 0,15 микрон и менее. Значимость этого
радикального уменьшения размера частиц в случае продукта, созданного в соответствии с настоящим
изобретением, станет очевидной из рассмотрения приблизительного количества частиц на грамм продукта. В
случае оксида цинка, например, оксида цинка, полученного по американскому или французскому процессу, со
средним размером частиц 0,5 микрона, в одном грамме содержится приблизительно 2,64 триллиона частиц;
тогда как в случае продукта со средним размером частиц 0,4 микрона — приблизительно 5,17 триллиона
частиц.
При среднем размере частиц продукта 0,15 микрон количество частиц на грамм составляет около 95,22
триллионов; тогда как при среднем размере частиц продукта 0,10 микрон количество частиц на грамм
возрастает примерно до 331 триллиона. Иными словами, улучшенный продукт, полученный в соответствии с
настоящим изобретением, со средним размером частиц 0,15 или менее, содержит во много раз больше
частиц на единицу веса, чем лучшие коммерческие сорта американских и французских технологических
оксидов, доступные на сегодняшний день. Числовые значения размера частиц (т.е. диаметра средней
частицы), приведенные в данной спецификации, были определены в соответствии с процедурой, описанной в
статье Генри Грина, опубликованной в журнале Института Франклина в ноябре 1921 года на страницах
637–666. Ввиду ультрамикроскопического размера частиц оксида цинка, получаемого в соответствии с
настоящим изобретением, при проведении фотомикрографического метода измерения необходимо
использовать ультрафиолетовое излучение и кварцевые линзы.
Использование ультрафиолетового света в микрофотографических методах описано, например, в статье
Кёлера и фон Рора, опубликованной в журнале Zeitschrift fuer Instrumentenkunde, том 24, страницы 341-349.
Благодаря чрезвычайно большому размеру частиц, характерному для усовершенствованного продукта,
созданного в соответствии с настоящим изобретением, и значительно увеличенному количеству частиц,
содержащихся в единице массы продукта, данный продукт может быть с успехом использован для различных
целей. Усовершенствованный продукт особенно ценен для использования в смесях с каучуком, поскольку его
применение позволяет добиться радикального улучшения износостойкости каучуковой композиции, а также
значительно повысить прочность каучука на разрыв, ускорить вулканизацию и улучшить показатели старения.
В качестве стандарта сравнения в данном описании я буду ссылаться на лучшие сорта армирующего резину
оксида цинка, производимые в настоящее время, в качестве примера можно привести оксид цинка Special
Grade Horsehead Brand от компании The New Jersey Zinc Company.
Оксид цинка марки Horsehead широко используется в резиновой промышленности уже много лет, а
специальный сорт на протяжении многих лет является общепринятым стандартом однородности оксида цинка
для резиновых смесей. Этот оксид уже много лет получают известным американским методом, или методом
Уэтерилла, из уникальной франклинитовой руды рудника Франклин в Нью-Джерси, США. Свойства и
однородность этого оксида хорошо известны и упоминаются в стандартных справочниках по каучуку и
пигментам. Этот оксид имеет размер частиц около 0,5 микрон, содержание свинца около 0,15%, выраженное в
пересчете на PbO, и общее содержание серы от 0,3 до 0,4%, выраженное в пересчете на SO3. В приведенных
ниже сравнительных примерах данный продукт будет обозначаться как оксид цинка марки Horsehead и
является эталоном сравнения, используемым для определения новых свойств и характеристик улучшенного
продукта из оксида цинка, описанного в данном изобретении. Оксиды цинка по разным причинам уже давно
широко используются в резиновой промышленности.
Однако современный специалист по компаундированию резины преследует три основные цели, добавляя
оксид цинка в резину.
(1)
Первые 2–5% (по весу) оксида цинка добавляют для активации органического ускорителя.
(2)
Следующий шаг — увеличение содержания оксида цинка, добавляемого в резиновую смесь, примерно до 15%
(по весу) для достижения лучшего старения.
(3)
Наконец, содержание оксида цинка увеличивается примерно до 55% (по весу) для достижения наилучших
физических свойств и, в частности, износостойкости, характерных для композитных материалов, устойчивых к
старению. Предварительный анализ причин, по которым производитель резиновых смесей добавляет оксид
цинка в резину, позволяет предположить, что сам по себе оксид цинка не является ускорителем. Этот вопрос
был проверен многочисленными исследователями с использованием ранее доступных коммерческих марок
оксида цинка, и все они пришли к единодушному выводу, что известные ранее оксиды цинка не являются
ускорителями отверждения, а в определенных объемных концентрациях могут даже классифицироваться как
замедлители отверждения. Пожалуй, наиболее неожиданным результатом, полученным при использовании
улучшенного продукта на основе оксида цинка в резине, является наиболее заметное и выраженное
ускорение вулканизации в резино-серно-цинковом компаунде без добавления каких-либо ускорителей. На рис.
9 чертежей показана серия кривых, сравнивающих скорости вулканизации и физические свойства трех
резиновых смесей, содержащих: (1) улучшенный продукт на основе оксида цинка, описанный в изобретении;
(2) стандартный коммерческий армирующий каучук оксид цинка, использовавшийся ранее; и (3) оксид цинка
марки USP, который, как мы обнаружили, оказывает на резину определенное иное воздействие, чем
стандартные коммерческие продукты на основе оксида цинка, использовавшиеся ранее.
Эти соединения, свойства которых представлены кривыми на рис. 9, наиболее подходят для различения трех
пигментов, поскольку в них отсутствуют какие-либо добавки, кроме каучука и серы. Специалисты по
технологиям производства резины мгновенно распознают по этим кривым уникальные свойства улучшенного
продукта на основе оксида цинка. Легенда к рисунку 9 делает кривые самоочевидными, и дальнейшее
описание не требуется, за исключением того, что оптимальные значения степени извлечения определялись
энергией упругости. Насколько известно авторам сообщения, ни одна другая однородная, несвязанная,
неорганическая добавка не дает результатов, подобных показанным на этих кривых и обусловленных
улучшенным продуктом на основе оксида цинка. Третья причина или цель добавления оксида цинка в
резиновые смеси, а именно улучшение физических свойств и, в частности, повышение износостойкости при
хорошем старении, – именно здесь наблюдается наибольшее различие между улучшенным продуктом на
основе оксида цинка и стандартным оксидом цинка марки Horsehead.
В таблице ниже приведены свойства двух видов резиновой массы, приготовленных в аналогичных условиях,
для сравнения с оксидом цинка специальной марки Horsehead и улучшенным продуктом на основе оксида
цинка, соответственно. Формула или состав резиновых смесей или компаундов указаны в таблице.
Приведенные здесь числовые значения сопротивления истиранию (индексы абразивности) были определены
на абразивной машине, аналогичной описанной в издании «Rubber Age», опубликованном в Нью-Йорке 10
марта 1923 года, стр. 403-404. Преимущества, которыми обладает улучшенный продукт настоящего
изобретения при использовании в качестве упрочняющего или армирующего агента в компаундированных
резиновых смесях, хорошо иллюстрируются приведенной выше таблицей, которая показывает значительно
возросшую износостойкость, составляющую около 100% и более, у резиновых смесей, содержащих
улучшенный продукт на основе оксида цинка, по сравнению со стандартным армирующим каучук оксидом
цинка, известным из предшествующего уровня техники. Приведенная выше таблица также показывает, что
улучшенный продукт на основе оксида цинка значительно повышает прочность на разрыв компаундированной
резины, существенно увеличивает скорость вулканизации и придает компаундированной резине заметное
улучшение устойчивости к термическому старению.
Использование улучшенного продукта на основе оксида цинка представляет собой настолько радикальное
усовершенствование по сравнению с ранее используемыми в коммерческих целях компаундирующими
агентами на основе оксида цинка, что следует принимать меры предосторожности (при замене ранее
используемых стандартных оксидов цинка на равное количество этого продукта), чтобы избежать чрезмерной
вулканизации, например, путем уменьшения количества серы или времени вулканизации и т. д. Полученный
описанным выше способом оксид цинка не содержит или содержит в значительной степени примесей, таких
как хлориды, сульфаты и т. д., и авторы сообщения частично объясняют радикальное улучшение свойств
улучшенного продукта в качестве армирующего агента для резины отсутствием или существенным
отсутствием таких примесей. Уникальные свойства продукта, созданного по данному изобретению, наглядно
демонстрируются его поведением при смешивании с плантационным каучуком в отсутствие серы или
каких-либо других компонентов. После добавления оксида в резину обычным способом на валках, полученная
смесь будет вести себя быстро и сухо, а также будет иметь заметную тенденцию к образованию
шероховатости на поверхности, подобно смеси, содержащей серу и слишком сильный ускоритель.
Если образец соединения, смешанного описанным выше способом и содержащего примерно 20 объемов
продукта оксида цинка, описанного в изобретении, на 100 объемов первого светлого латексного крепа,
суспендировать в бензоле, то соединение не растворится в мутную суспензию — как это обычно происходит с
невулканизированным каучуком и соединениями оксида цинка, известными из предшествующего уровня
техники, — но образец останется заметно, но незначительно измененным, за исключением некоторого
набухания, а бензол останется достаточно прозрачным, напоминая по этому эффекту соединение,
содержащее высококачественную сажу. Хотя авторы объясняют улучшенную армирующую способность
усовершенствованного продукта на основе оксида цинка чрезвычайно малым размером частиц и практически
полным отсутствием нежелательных примесей, я не хочу ограничиваться этим объяснением или
интерпретацией его значительно превосходящих свойств при использовании в компаундированной резине.
Кроме того, хотя я описал улучшенный продукт на основе оксида цинка с точки зрения его способности
значительно повышать стойкость к абразивному износу в компаундированной резине, а также его способности
существенно ускорять вулканизацию компаундированной резины, это не означает, что изобретение или
использование улучшенного продукта на основе оксида цинка ограничивается армированием или
упрочнением резины.
Что касается его воздействия на резину, свойства улучшенного продукта на основе оксида цинка, полученного
в соответствии с изобретением, можно кратко суммировать следующим образом: 1. Нереактивность
невулканизированного соединения в бензоле. 2. Ускорение вулканизации. 3. Повышенная активация
органического ускорителя.
4.
Улучшение физических свойств резины. (а). Повышение износостойкости. (б). Увеличение прочности на
разрыв (с незначительным увеличением удлинения). (c). Улучшение процесса старения. Представители
компании пока не могут точно указать, какая именно физическая или химическая характеристика улучшенного
продукта на основе оксида цинка обуславливает ускорение его вулканизации. Однако они считают, что это
ценное свойство улучшенного продукта на основе оксида цинка в некоторой степени обусловлено его малым
размером частиц и относительно низкой кислотностью. Кислотность улучшенного продукта на основе оксида
цинка может быть выражена примерно в 0,02–0,04% в пересчете на SO3. Кислотность определяется
следующим образом: пять граммов оксида взвешивают в 250 мл (250 мл). В колбу Эрленмейера добавляют
75 мл кипяченой и охлажденной дистиллированной воды и перемешивают в течение получаса. Затем
кислотность титруют двадцать пятой нормальной (N 25) гидратом натрия до получения розового цвета с
использованием подходящего индикатора, такого как фенолфталеин.
Постоянную розовую конечную точку можно получить при измерениях до нескольких кубических сантиметров.
При более высоких значениях стойкость цвета становится все более труднодостижимой. Поэтому в таких
случаях титрование следует проводить до тех пор, пока сквозь оксид не начнет просвечивать розовый цвет
при перемешивании в колбе. Этот цвет сохраняется недолго, но затем исчезает при повторном встряхивании
колбы. 1 см³ (N) NaOH = 0,032% кислотности в пересчете на SO. Хотя кислотность улучшенного продукта
на основе оксида цинка, полученного в соответствии с изобретением, не превышает 1% эквивалента 0,05%
SO3 и обычно составляет около 0,02–0,04%, авторы исследования обнаружили, что продукты на основе
оксида цинка, полученные в соответствии с изобретением, кислотность которых не превышает 0,1%
эквивалента SO3, обладают существенным ускоряющим эффектом вулканизации. Что касается старения
компаундированной резины, содержащей улучшенный продукт на основе оксида цинка, установлено, что
такая резина сохраняет свою прочность на разрыв и удлинение при хранении в печи при температуре 70°C в
течение четырнадцати дней гораздо лучше, чем резина, компаундированная с ранее используемыми
армирующими резину оксидами цинка.
Подробно описав и определив природу указанного изобретения и способ его осуществления, как мне
сообщили мои зарубежные корреспонденты, я заявляю:
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_219424.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=219424&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB219424A
[]
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования самораскрывающихся штамповочных головок для винтовых и аналогичных станков.
Сообщение от: TYIS GEOMETRIC Tour.
КОМПАНИЯ, корпорация, зарегистрированная в соответствии с законами штата Коннектикут, по адресу:
улицы Блейз и Вэлли, город Нью-Хейвен, штат Коннектикут, Соединенные Штаты Америки.
Я, Уильям Джон Итсти-Джейсисон, подданный Церкви Великобритании, из фирмы Haseltine, Lale & Co.,
дипломированные патентные агенты, 28, Southampton Buildings, Лондон, графство Мидлсекс, настоящим
заявляю о характере данного изобретения и о способе его осуществления, который будет подробно описан и
установлен следующим образом: Данное изобретение относится к самораскрывающимся штамповочным
Соседние файлы в папке патенты