Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_10875
.pdf
Второе издание. ]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявления: 18 мая 1933 года. № 14344/33.
419,883 Полная спецификация ir K слева: 16 июня 1934 г.
Полная спецификация принята: ноябрь. 19, 1934.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования, относящиеся к смолистым композициям или связанные с ними.
Мы, компания BRITISH RESIN PRODUCTS LIMITED, частная компания с ограниченной ответственностью,
зарегистрированная в Великобритании, расположенная по адресу: завод «Epok», Портленд-Лоуд,
Кингстон-на-Темзе, графство Суррей, и Хорас Эдвин Мэби, проживающий по адресу: Стейшн-Роуд, 17,
Сайдап, графство Кент, подданный Великобритании, настоящим заявляем, что данное изобретение имеет
следующий характер: данное изобретение относится к приготовлению смолистых композиций, растворимых в
жирных маслах и растворителях, таких как скипидар, ксилол и другие растворители, используемые в
маслорастворимых композициях.
Лаки, приготовленные из этого состава, высыхают гораздо быстрее, чем лаки, приготовленные из
натуральных смол и масел, и образуют очень твердую, но при этом эластичную пленку, а также обладают
высокой устойчивостью к воздействию атмосферы. Известно, что при нагревании феноловых альдегидных
смол с природными смолами, такими как канифоль или канифоль, в определенных пропорциях и при
определенных условиях, полученная комбинация смол растворяется в жирных маслах и растворителях, таких
как скипидар, толуол и ксилол.
Растворы, приготовленные из этой комбинации, могут использоваться в качестве лаков, а полученная пленка
затвердевает главным образом за счет окисления на воздухе и ведет себя несколько аналогично лакам varB0,
приготовленным только из натуральных смол и жирных масел.
В настоящем изобретении мы получаем смолы, которые образуют лаки, высыхание которых не зависит
главным образом от окисления на воздухе, а которые образуют прочную пленку за счет испарения
растворителей; окисление на воздухе и окисление по всей массе обеспечивают конечную твердость.
Известно также, что были предложены реакции между фенолами или крезолами и природными смолами,
такими как канифоль, а также между фенолами или крезолами и жирными маслами и канифолью; и между
фенолами или крезолами, альдегидами, жирными маслами и канифолью. Также было предложено провести
реакцию фенол-альдегидной смолы с жирными маслами и канифолью.
В настоящее время при производстве комбинаций, получаемых в результате реакции фенолов или крезолов,
фенолальдегидных смол с жирными маслами и канифолью, одновременно происходит несколько реакций, в
результате чего образуется смесь продуктов реакции сложной природы, которая при превращении в лак
проявляет свойства, зависящие от степени реакции, произошедшей между отдельными реагирующими
материалами.
В данной области хорошо известно, что природные смолы, такие как канифоль, действуют как замедлители
конденсации фенолов или крезолов и альдегидов, замедляя и изменяя взаимодействие между фенолами или
крезолами и альдегидами; то есть присутствие канифоли в реакции между фенолом или крезолом и
альдегидом предотвращает полимеризацию фенольной или крезоловой альдегидной смолы до
нерастворимого состояния, или образуется фенолальдегидно-канифольная смола, обладающая свойствами,
позволяющими нагревать ее до высоких температур без потери растворимости. 70 Мы обнаружили, что
замедляющее действие природных смол, таких как канифоль, при их введении в начале конденсации
фенолов или крезолов и альдегидов не позволяет в полной мере использовать превосходные свойства
продукта реакции фенола или крезола с альдегидом, который был сконденсирован в большей степени, чем
это возможно в присутствии замедляющего агента, такого как канифоль. В нашем изобретении мы уделяем
особое внимание этому замедляющему действию; и для получения превосходных свойств, которые проявляет
продукт реакции фенола или крезолового альдегида 85, сконденсированный до определенной степени —
которая будет описана позже, — мы завершаем эту степень реакции до введения замедляющего агента, а
именно, природной смолы, такой как канифоль.
90 Изобретение заключается в создании смолистой композиции, растворимой в жирных маслах, путем
предварительного получения частичного, но определенного продукта реакции между фенолом или креклом и
альдегидом, так что при смешивании жирного масла и 5,5 природной смолы, такой как канифоль, и
последующем взаимодействии образуется продукт, который при изготовлении лака образует прочную пленку
при испарении растворителей; его конечная твердость определяется окислением на воздухе. Мы обнаружили,
что, проведя реакцию фенола или крезола с альдегидом до определенной стадии перед добавлением и
реакцией жирного масла и природной смолы, мы получаем продукт более определенного состава, который
образует пленку из лака, твердого при испарении растворителей, и таким образом производит твердый лак,
который быстро высыхает.
При получении продукта конденсации фенола или крезола с альдегидом можно использовать четные
количества фенола или крезола и формальдегида, которые конденсируются в присутствии катализатора,
такого как водный раствор аммиака, хотя пропорции могут варьироваться в широких пределах. Конденсация
осуществляется обычным способом, известным в данной области техники, до тех пор, пока в варочном котле
не произойдет разделение. Разделение смеси на водный и масляный слои (1-5 фенол-альдегид) указывает на
степень первичной реакции, необходимой для осуществления данного изобретения. Затем добавляется
натуральная смола, например канифоль, после чего вносится жирное масло, например, тунговое масло, и
проводится вторичная реакция.
Обнаружится, что жирное масло и канифоль будут покрыты слоем фенола или крезолальдегида, что позволит
легко удалить воду с помощью нагрева и пониженного давления; или же воду можно отделить от фенольного
или крезолальдегидного масляного слоя до введения жирного масла и канифоли.
Наиболее подходящей природной смолой, конкретизированной в данном изобретении, является канифоль
или колефония, которые могут использоваться в равных по весу пропорциях с фенолом или крезолом,
используемыми в первичной реакции; соотношение канифоли и фенола зависит от типа продукта, который
необходимо произвести.
Для вторичной переработки подходит тунговое масло, но могут использоваться и другие жирные масла,
например, льняное.
Соотношение жирного масла к фенолу или цезолу в первичной реакции может варьироваться от шести до
пятидесяти частей по весу фенола или цезола; хотя эти пропорции могут изменяться в соответствии с
техническими требованиями.
Приведенный ниже пример демонстрирует пропорции материалов, подходящих для получения улучшенной
смолистой композиции, и соответствующие условия, при которых она может быть изготовлена; хотя
пропорции и условия могут варьироваться.
100 частей по весу эрезола, 100 частей формальдегида (40%) и 8 частей водного раствора аммиака
конденсируют в обратном холодильнике при 95 °C до тех пор, пока смесь не разделится на два слоя. Водный
слой отделяют, добавляют 100 частей канифоли, а затем 30 частей тунгового масла. Нагрев продолжается,
оставшаяся вода удаляется под пониженным давлением, а вторичная реакция проводится при температуре
от 95 до 110 °C.
до образования смолы, что может занять от двух до четырех часов.
Особое внимание следует уделить тому, что продукт реакции фенола или крезолового альдегида
обрабатывается до определенной стадии, а именно до тех пор, пока смесь не разделится на водный слой и
масляный слой фенола или крезолового альдегида, прежде чем добавлять жирное масло и природную смолу,
такую как канифоль.
Дата: 17 мая 1933 года.
Э. Э. Мейби, от имени и по поручению компании BRITISH RESIN PRODUCTS LTD.
СИДНЕЙ Вр СИППЕ, директор.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Улучшения в смолистых композициях.
Мы, компания BRITISH RESIN PRODUCTS LIMITED, «Epok» WoVrks, Портленд-роуд, Кингстон-на-Темзе
(британская компания), и Хорас Эдвин Мэби, британец, Стейшн-роуд, 17, Сайдэп, Кент (британский субъект),
настоящим заявляем о характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут
подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к получению смолистых композиций, растворимых в жирных маслах и
пригодных для производства лаков, красок, эмалей, клеев и ингибиторов полимеризации. Лаки,
приготовленные из этих композиций с добавлением жирных масел, очень быстро сохнут и образуют пленку,
которая является очень твердой, но при этом гибкой и эластичной, и очень устойчивой к воздействию
атмосферы.
Ранее было предложено получать маслорастворимые продукты конденсации путем нагревания
фенол-альдегидных смол с природными смолами, такими как канифоль или канифоль, в определенных
пропорциях, так чтобы полученное из этих двух смол соединение было растворимо в жирных маслах и
растворителях, таких как скипидар, толуол и ксилол. Однако добавление большого количества природных
смол необходимо, и смолы должны быть сплавлены при высокой температуре, чтобы получить продукт,
растворимый в обычных растворителях, используемых для маслорастворимых композиций. Растворы,
приготовленные из этого соединения, могут использоваться в качестве лаков, а полученная пленка
затвердевает очень быстро и обладает высокой устойчивостью к воде и атмосферным воздействиям.
Мы обнаружили, что лаковые пленки, полученные из этих смолистых композиций в сочетании с жирными
маслами, гораздо более устойчивы к воде и атмосфере, чем пленки, полученные из простых растворов смол и
жирных масел, а также что пленка...
Пленки, полученные из жиромасляно-смоляного соединения, обладают гораздо большей защитой от газовых
испарений, чем пленки, полученные из простого раствора смолы в жировых маслах.
В данной области техники хорошо известно, что природные смолы, такие как канифоль, действуют как
замедлители конденсации фенолов или крезолов и альдегидов, замедляя и изменяя взаимодействие между
фенолами или крезолами и альдегидами; а именно, присутствие канифоли в реакции между фенолом и
формальдегидом замедляет полимеризацию фенолформальдегидной смолы до нерастворимого состояния,
или образуется фенолформальдегид-канифольная смола, которая обладает свойствами, позволяющими
нагревать ее до высоких температур без потери растворимости.
Мы обнаружили, что замедляющее действие природных смол, таких как канифоль, при их введении в начале
конденсации фенолов или крезолов и альдегидов не позволяет в полной мере использовать превосходные
свойства продукта реакции фенола или крезола с альдегидом, конденсированного в большей степени, чем
это допускается в присутствии замедляющего агента, такого как канифоль. Мы уделяем особое внимание
этому замедляющему действию, и для получения превосходных свойств, которые проявляет продукт реакции
фенола или крезолальдегида, сконденсированный до определенной стадии, которая будет описана позже, мы
завершаем эту степень реакции до введения замедляющего агента, а именно природной смолы, такой как
канифоль. 110 Изобретение заключается в способе получения смолистой композиции, растворимой в жирных
маслах, но нерастворимой или лишь частично растворимой в обычных растворителях, используемых для
маслорастворимых композиций, путем сначала осуществления частичной, но определенной реакции между
фенолом или крезолом и альдегидом, а затем дальнейшего соединения этой фенольной или
крезол-альдегидной смолистой композиции с жирными маслами и природными смолами, такими как
канифоль.
120 Продукты, полученные в соответствии с данным изобретением, при нагревании с жирными маслами
растворимы в обычных растворителях, используемых в маслорастворимых композициях. Мы обнаружили,
что, проведя реакцию фенола или крезола 125 с альдегидами до частичной, но определенной стадии перед
добавлением жирного масла и натуральной смолы, после реакции смеси мы получаем смолистую
композицию, которая реагирует с дальнейшим 13Q, главным образом, путем окисления на воздухе, и ведет
себя несколько аналогично лакам, приготовленным с использованием натуральных смол и жирных масел:
алони... Известно, что были предложены реакции между фенолами или крезолами и природными смолами,
такими как канифоль, а также между фенолами или крезолами и жирными маслами и канифолью, и между
фенолами или крезолами, альдегидами, жирными маслами и канифолью. Также было предложено провести
реакцию фенолальдегидной смолы с жирными маслами и канифолью.
В процессе производства соединения, получаемого в результате реакции фенолов, эрезолов или
фенолальдегидных смол с жирными маслами и канифолью, одновременно происходит несколько реакций, в
результате чего образуется смесь продуктов реакции сложной природы, которая при изготовлении лака
проявляет свойства, зависящие от степени реакции, произошедшей между отдельными
реакционноспособными материалами. При всех этих комбинациях полученные композиции являются
результатом значительного химического взаимодействия, и продукты растворимы в обычных растворителях,
используемых для маслорастворимых композиций.
Мы получили смолы, растворимые в жирных маслах при нагревании, но нерастворимые или лишь частично
растворимые в скипидаре, ксилоле, толуоле или обычных растворителях, используемых в маслорастворимых
композициях. Мы обращаем особое внимание на тот факт, что обнаруженные нами смолистые композиции
нерастворимы в обычных растворителях, используемых для маслорастворимых композиций.
Эти смолистые композиции, которые нерастворимы или лишь частично растворимы в скипидаре, ксилоле или
толуоле, являются результатом менее интенсивного химического взаимодействия, в результате которого при
получении лака путем смешивания смолистых композиций с жирными маслами при нагревании обычным
способом, известным в данной области техники, происходит реакция между смолистой композицией и жирным
маслом или маслами, в результате которой образуется смолисто-масляное соединение, которое теперь
растворимо в обычных растворителях, используемых для маслорастворимых композиций.
Следует особо отметить, что лаки, полученные путем нагревания этих смолистых композиций с жирными
маслами и растворения в обычных растворителях, используемых для маслорастворимых композиций,
представляют собой растворы химического соединения, образующегося между смолистой композицией
данного изобретения и используемыми жирными маслами, а не просто растворы смолы и жирных масел.
Химическая реакция между смолистым составом и жирными маслами подтверждается растворимостью
полученного продукта в скипидаре, толуоле и ксилоле.
Кроме того, пленка, полученная из таких жирных масел 419,88a при нагревании, образует лаковое покрытие,
обладающее исключительной устойчивостью к воздействию атмосферы и воды.
При получении продукта конденсации фенола или крезола с альдегидом могут использоваться равные
количества фенола или крезола и формальдегида, которые конденсируются с присутствием или без
присутствия основания, такого как аммиак, выступающего в качестве конденсирующего агента.
Конденсация проводится обычным способом, известным в данной области техники, до тех пор, пока смесь не
разделится на два слоя.
Разделение смеси на водный слой и фенол-альдегидный слой указывает на степень первичной реакции,
необходимой для осуществления данного изобретения, между фенолом или крезолом и альдегидом. Затем
добавляется натуральная смола, например канифоль, после чего вводится жирное масло, например, тунговое
масло, и проводится вторичная реакция. Будет установлено, что жирное масло и канифоль будут покрыты
слоем фенола или крезолальдегида, что позволит легко удалить воду с помощью нагрева и пониженного
давления; или же вода может быть отделена от слоя фенола или крезолальдегида до введения жирного
масла и канифоли.
Наиболее подходящей природной смолой, используемой в данном изобретении, является канифоль или
фенол, которую можно использовать в равных весовых пропорциях с фенолом или эрезолом, используемыми
в первичной реакции; соотношение канифоли и фенола зависит от типа продукта, который необходимо
получить. Подходят и другие смолы, такие как копал, эфирная камедь и шеллак.
Для вторичной реакции подходит тунговое масло, но можно использовать и другие жирные масла, например,
льняное.
Соотношение жирного масла к фенолу или крезолу, используемому в первичной реакции, может
варьироваться от шести до пятидесяти частей по весу, а также от ста частей по весу фенола или крезола,
хотя эти пропорции могут изменяться в зависимости от технических требований.
Приведенный ниже пример демонстрирует пропорции материалов, подходящие для получения улучшенной
смолистой композиции, а также подходящие условия для ее изготовления, хотя пропорции и условия могут
варьироваться.
100 части крезола по весу: 100 частей формальдегида (40%) и 3 части водного раствора аммиака кипятят с
обратным холодильником до тех пор, пока смесь не разделится на два слоя. Добавляют 100 частей канифоли,
затем 30 частей тунгового масла. Нагрев по схеме 6G продолжается, и вторичная реакция проводится при
температуре от 95 до 110 °C до образования однородной смолы, что может занять от двух до четырех часов.
Затем вода удаляется с помощью нагрева до 65 градусов и пониженного давления.
Особо следует отметить, что продукт реакции фенола или крезола с альдегидом обрабатывается до
определенной стадии, которая длится до тех пор, пока смесь крезола и формальдегида не разделится на
водный слой и слой крезола с альдегидом, прежде чем добавлять жирное масло и природную смолу, и что
производство смолистого продукта согласно данному изобретению происходит при температуре ниже 1100
°C. В производстве продукта конденсации фенола или крезола с альдегидом для целей данного изобретения
могут использоваться и другие альдегиды, помимо формальдегида. 8 Подробно описав и определив природу
нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_419884.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=419884&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB419884A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявления: 18 мая 1933 года. № 14,46о/33. 419,884 Завершено: ноябрь.
1
.9, 1934.
Полная спецификация.
Способ производства технического углерода.
Я, Уильям Уоррен Триггс, о диссоциации дальнейших количеств масла, фирма Маркс и Клерк, 57 и 58,
Линкольнс, но было предпочтительнее поставлять масло по адресу 55 Инн-Филдс, Лондон, W.C.2, британский,
такой скорости, что непрерывный перелив недиссоциированного масла с сажей в этом изобретении
(сообщение мне о том, что суспензия, отводимая через выходное отверстие из-за границы компанией
Electroblacks Incorporated, является предметом данного изобретения (сообщение мне).
Мы обнаружили, что как эффективность производства технического углерода в пересчете на единицу
потребляемой электроэнергии, так и производительность электротермического диспергирования, которая
должна быть подробно описана, значительно повышаются и определяются следующим образом, когда
техническому углероду позволяют накапливаться во взвешенном состоянии в масляной массе. 60 Невада,
Соединенные Штаты Америки, округ Лос-Анджелес, Калифорния, Соединенные Штаты Америки.
Данное изобретение относится к производству сажи непосредственно вокруг локализованной зоны высокой
температуры с целью поддержания допустимых концентраций жидкого углеводорода или другой сажи между
концентрирующим маслом электротермическим способом. Пределы концентрации составляют от 5% до 15%.
Основные цели изобретения, соответственно, заключаются в обеспечении максимального производства сажи
методом диссоциации углерода в аппарате заданного размера, содержащем электрические дуги,
расположенные под поверхностью реакционного сосуда, таким образом, чтобы получить максимальное
количество сажи для данного масла, а именно: производство максимального количества сажи для данного
масла, отвод масла и сажи. Введение дополнительного масла в сосуд со скоростью, достаточной для
поддержания концентрации взвешенной сажи в масле, окружающего дугу или дуги в реакционном сосуде,
было предложено в Спецификации. Это было сделано для обеспечения высокой производительности и
высокой эффективности без негативного влияния на качество получаемой сажи.
№ 2.5,281 для производства углеродной сажи и ацетилена для разложения гидроуглеродов в жидком
состоянии путем образования дуговой зоны возбуждения предпочтительно поддерживается как можно выше
без использования вращающихся электродов, при этом осадок осаждается на дне печи, откуда его можно
удалить, не останавливая печь; Согласно модификации этого процесса, концентрации выше 8 процентов, как
правило, поддерживаются в предпочтительном состоянии. Было предложено охлаждать жидкость, пропуская
часть сажи через охлаждающее устройство, расположенное снаружи печи, и, таким образом, ее текучесть
постепенно снижается до определенного момента, когда она перестает быть экономически целесообразной.
По мере увеличения концентрации сажи текучесть смеси, таким образом, циркулирующая жидкость
дополнительно фильтруется для удаления содержащейся в ней сажи. Возможно обеспечить надлежащую
циркуляцию 100% при производстве сажи, и, следовательно, углерод образует дугу внутри тела сажи и
газообразных продуктов диссоциации, содержащих масло. Было высказано предположение, что они нелегко
удаляются из реакционных продуктов сажи, выделяющихся при определенной высокой температуре
диссоциации в масле в зоне реакции, и серьезное повреждение камеры не препятствовало каким-либо
образом физическим свойствам сажи. [Цена 11-] 2 419 884.
Верхний предел концентрации, который следует использовать для предотвращения такого ухудшения
качества, несколько варьируется в зависимости от характера обрабатываемого масла, но обычно составляет
15%. В некоторых случаях верхний предел в 10% может оказаться более удовлетворительным в работе.
Способ предпочтительно осуществляется в устройстве, включающем электродную систему, состоящую из
множества низковольтных электродов, электрически соединенных между собой, и множества высоковольтных
электродов, изолированных от низковольтных электродов, причем указанные электроды образуют дуговые
зазоры между ними под поверхностью масляного слоя, и соответствующие высоковольтные электроды или их
группы предпочтительно соединены отдельно с концами различных обмоток многофазного трансформатора,
причем обмотки трансформатора полностью свободны от электрического соединения с низковольтными
электродами, кроме как через указанные дуговые зазоры.
Помимо подключения высоковольтных электродов к вышеупомянутому трансформатору, который
предпочтительно работает на обычной низкой частоте промышленного электроснабжения, указанные
высоковольтные электроды также предпочтительно подключаются к источнику высокочастотного тока. Другая
сторона указанного источника высокочастотного тока электрически соединена с низковольтными
электродами, так что высокочастотная дуга поддерживается в каждом дуговом зазоре, причем эта
высокочастотная дуга имеет очень низкое энергопотребление, но достаточна для поддержания среды между
электродами в ионизированном состоянии, чтобы позволить низкочастотному току проходить при гораздо
более низком напряжении, чем потребовалось бы для инициирования дуги в отсутствие такого
ионизированного состояния.
Общий процесс получения сажи путем диссоциации в электрической дуге включает в себя поддержание
локализованной зоны высокой температуры с помощью электрической дуги под поверхностью тела,
содержащего сажу, при одновременном поддержании основной массы масла при относительно низкой
температуре, что вызывает быструю и практически мгновенную диссоциацию части такого масла внутри или
на поверхности дуги в виде сажи и водорода или другого газа, с последующим практически немедленным
отводом или распространением продуктов диссоциации из дуги в окружающее тело относительно
низкотемпературного масла.
Это быстро охлаждает углерод до температуры, достаточно низкой для предотвращения дальнейших
изменений его свойств, так что он остается в основном в мелкодисперсном и неагломерированном состоянии,
в котором он был первоначально образован. Таким образом, получаемая таким способом сажа имеет
чрезвычайно мелкую фракцию и пригодна для использования во многих областях, где ее мелкая фракция
является преимуществом.
Кроме того, полученная таким образом сажа обладает высокой красящей способностью и хорошо подходит
для использования в производстве чернил или пигментов.
Прилагаемые чертежи иллюстрируют устройства, в которых может быть реализован метод, описанный в
данном изобретении № 75, и содержат ссылки на них:
На фиг. 1 представлен продольный вертикальный разрез реакционной камеры, снабженной множеством
электродов низкого и высокого напряжения 80, расположенных под поверхностью находящегося в ней
масляного тела, причем соединения указанных электродов с источником электрической энергии низкой
частоты и с источником переменного тока высокой частоты 85 показаны схематически.
Рис. 2 представляет собой поперечный разрез по линии 2me на рис. 1.
На рис. 3 представлена схематическая иллюстрация, аналогичная рис. 1, показывающая подключение
электродов под углом 9° к шестифазному источнику питания.
На рис. 4 представлена принципиальная схема другого типа шестифазного источника питания, который может
использоваться вместо показанного на рис. 5. 95 На рис. 5 представлена еще одна схема, аналогичная рис. 1,
демонстрирующая модифицированную схему подключения электродов к источнику питания без подачи
высокочастотного тока.
На фиг. 6 представлен вертикальный разрез аппарата, снабженного одной парой электродов, показывающий
его соединение с источником электроэнергии низкой частоты i05 и с источником переменного тока высокой
частоты.
Устройство, показанное на фиг. 1 и 2, включает в себя реакционный сосуд или камеру 1, снабженную крышкой
2, закрепленной к ней любым подходящим способом, например, с помощью болтов 3, обеспечивающим
герметичное соединение. Труба 4, снабженная клапаном 5, ведет в нижнюю часть камеры 1 для подачи в нее
углеродсодержащего масла 115, а труба 6 ведет из верхней части указанной камеры для отвода
образующихся в ней продуктов. Входная и выходная трубы 4 и 6 предпочтительно соединены на
противоположных концах камеры 1, 120, как показано на рисунке. Камера 1 и крышка 2 могут быть покрыты
теплоизоляционным материалом, обозначенным цифрой 7.
Электродное устройство показано как состоящее из ряда дискообразных низковольтных электродных
элементов 125 8, установленных на некотором расстоянии друг от друга на валу 9, вращательно
установленном в вертикально регулируемых подшипниках 10 на торцевых стенках камеры, и
соответствующего ряда дискообразных элементов 130 4 19,884. Основной источник питания показан как
состоящий из V-образного трехфазного трансформатора, первичные обмотки которого 33 могут быть
подключены к трехфазным линиям электропитания 84. В данном конкретном случае мы показали двенадцать
пар электродных элементов, и эти элементы целесообразно располагать группами, соответствующими
различным фазам системы электропитания.
Таким образом, в данном случае электродные элементы 7t расположены в трех группах, каждая из которых
включает четыре пары электродных элементов.
Клеммы 29, соответствующие высоковольтным электродным элементам 11 одной группы, соединены через
ответвления 80 39 и провод 35a с одной из вторичных обмоток 36a указанного трансформатора, в то время
как клеммы 29 для высоковольтных электродных элементов двух других групп аналогичным образом
соединены отдельными ответвлениями 85 с проводами 35b и 35c, ведущими к другим вторичным обмоткам
36b и 36a соответственно. Общая или нейтральная точка 37 вторичных обмоток трансформатора показана
свободной от кондуктивного соединения с землей, и, следовательно, отсутствует электрическое соединение
трансформатора с низковольтными электродами, кроме как через дуговые зазоры между электродами.
Вторичное напряжение указанного трансформатора 95 может представлять собой любое напряжение,
подходящее для поддержания дуги между соответствующими электродными элементами для образования
сажи в соответствии с описанными выше методами: например, указанное вторичное напряжение 100 может
составлять от 500 вольт до 2500 вольт или более.
Предпочтительно, в соединение от каждой клеммы к проводу, ведущему к трансформатору, включается
импеданс, чтобы предотвратить чрезмерный ток, возникающий при образовании первой дуги в любой группе
электродных элементов, и снижение напряжения в линии до такой степени, что это препятствует
возникновению других дуг в указанной группе. Эти отдельные импедансные элементы в ответвлениях,
соединяющих соответствующие высоковольтные электродные элементы, показаны как включающие
индуктивные элементы 38, подключенные к соответствующим ответвлениям проводов U15 39, идущих от
проводов 35a, 35b и 35c к отдельным клеммам 29.
Следует понимать, что описанное выше средство электропитания, включая трансформатор 12C0,
предназначено для работы на обычной низкой частоте, характерной для коммерческих систем
электроснабжения. Однако, для поддержания дугового разряда между электродами и сохранения
ионизированной среды в промежуточном состоянии, а следовательно, для облегчения прохождения
основного тока при каждом импульсе низкочастотного источника питания, соответствующие электродные
элементы предпочтительно также соединены с подходящими высоковольтными электродными элементами
11, установленными напротив соответствующих элементов 8 и расположенными на аналогичном расстоянии
друг от друга на валу 12, параллельном валу 9 и вращательно установленном в подшипниках 13 на торцевых
стенках. Вертикальная регулировка подшипникового механизма 10 с целью регулировки длины дугового
зазора между противолежащими электродными элементами может осуществляться посредством болтов 10а,
проходящих через вертикальные пазы 10б в указанном подшипниковом механизме. Таким образом, между
каждой парой противоположно расположенных электродных элементов создается дуговой зазор, длина
которого может регулироваться для поддержания необходимой длины дугового зазора, несмотря на износ
поверхностей электродных элементов.
Низковольтные электродные элементы 8 электрически соединены между собой, предпочтительно с
заземлением, путем их установки непосредственно на вал 9 и электрического соединения с ним, а также
путем заземления указанного вала любым подходящим способом, например, через стенки камеры, как
показано на рисунке 16.
С другой стороны, высоковольтные электродные элементы 11 показаны электрически изолированными друг
от друга и от низковольтных электродов путем их установки на изолирующих втулках 17 на валу 12.
Электрическое соединение с соответствующими высоковольтными электродными элементами 11
осуществляется посредством щеток 28, соединенных с клеммами 29, проходящими через изоляционные
втулки 31, причем указанные щетки взаимодействуют с контактными кольцами 32, закрепленными между
соответствующими электродными элементами 11 и их изоляционными втулками 17. Внешние концы
соответствующих клемм 40.29 могут быть соединены с подходящими средствами для подачи к ним
электрического тока с достаточным напряжением для поддержания дуги под поверхностью масла и между
соответствующими электродными элементами.
Электродные элементы 8 и 11 могут быть изготовлены из углерода или другого подходящего материала
обычным способом, используемым в дуговых электродах. Валы 9 и 12 могут вращаться любым подходящим
образом. Для этой цели указанные валы могут быть снабжены шестернями или зубчатыми колесами 21 и 22,
зацепляющимися с ведущей шестерней 23, установленной на валу 24, проходящем через сальник 25 на
одном конце камеры. Вал 24 может приводиться в движение любым подходящим способом с желаемой
скоростью, например, через зубчатые передачи 26 и 26'. Зубья шестерен 21 и 23 могут быть выполнены
достаточно глубокими, чтобы обеспечить необходимое вертикальное перемещение этих шестерен при
регулировке валов 9 и 12, а также перемещаемых при этом электродных элементов навстречу друг другу или
от них.
На рис. 1 показана принципиальная схема подключения эффективного способа электропитания
высоковольтных электродов.
419,884 источник высокочастотного тока. Источник высокочастотного тока показан в виде высокочастотного
генератора 41 любой подходящей или хорошо известной конструкции, выходная катушка 42 которого
соединена с катушкой 43. Один конец катушки 43 соединен с низковольтными электродами, например, путем
заземления, как показано на рисунке 44, а другой ее конец соединен через провод 45 и отдельные
ответвления 46 с соответствующими клеммами 29 для нескольких высоковольтных электродов. Поскольку
каждый ответвленный провод 46 подключен к противоположной стороне соответствующего индуктивного
элемента 38 от источника низкочастотного тока, каждый из указанных индуктивных элементов предназначен
для работы в качестве высокочастотного дросселя и предотвращения попадания высокочастотного тока в
трансформатор. В каждом из ответвлений 46 также подключен блокирующий конденсатор 47,
предотвращающий попадание низкочастотного тока на катушку 43, а также короткое замыкание обмоток
трансформатора через указанные ответвления.
Производство технического углерода в соответствии с данным изобретением может осуществляться в
описанном выше аппарате следующим образом: обрабатываемое масло подается в реакционную камеру 1, и
в указанной камере поддерживается слой такого масла до уровня выше дуги между противоположными
электродными элементами.
Клапан 5 может быть отрегулирован таким образом, чтобы масло поступало с желаемой скоростью, а
продукты непрерывно отводились через выходную трубу 6, при этом отводимые продукты, как правило,
сопровождаются переливом определенной доли недиссоциированного масла через выходную трубу.
Электродные элементы 8 и 11 вращаются с подходящей скоростью, а источник низкочастотного питания и
высокочастотный аппарат приводятся в действие таким образом, чтобы поддерживать серию дуг между
противоположными поверхностями различных электродных элементов.
Высокочастотный ток, протекающий между противоположными поверхностями электродов, поддерживает
высокочастотную дугу в масле. При этом следует понимать, что высокая частота этого тока позволяет
поддерживать такую дугу без чрезмерной разности потенциалов и с относительно небольшим током, которого
достаточно лишь для поддержания масла в ионизированном состоянии без существенного влияния на его
диссоциацию и с потреблением очень небольшого количества энергии. Однако ионизированное состояние
масла позволяет начальному прохождению низкочастотного тока при гораздо меньшей разности потенциалов,
чем потребовалось бы для возникновения дугового разряда в отсутствие такой ионизации, поэтому на
низкочастотном трансформаторе требуется меньшее вторичное напряжение, чем было бы в противном
случае. При использовании только низкочастотного тока так называемое зажигательное напряжение, то есть
напряжение, необходимое для инициирования дуги, значительно выше напряжения, необходимого для
поддержания желаемого тока, протекающего через дугу после ее образования. По этой причине необходимо
использовать трансформатор со вторичным напряжением, значительно превышающим напряжение,
фактически используемое в дуге, а также использовать импеданс, расположенный на ответвлениях 80,
соединяющих соответствующие электродные элементы, аналогично описанным выше элементам импеданса
38, но гораздо большего значения, чтобы предотвратить прохождение чрезмерного тока через дугу после ее
инициирования.
Использование высокочастотного тока для поддержания дуги с низким энергопотреблением, следовательно,
выгодно, поскольку позволяет использовать трансформатор с более низким вторичным напряжением, а также
значительно уменьшить размеры импедансов, необходимых для последовательного подключения к
соответствующим дугам. Таким образом, достигается значительно более высокая эффективность
использования низкочастотного тока 95.
Еще одним преимуществом описанной выше схемы является отсутствие прямого обратного соединения,
через заземление или иным способом, от низковольтных электродов 100 к обмоткам трансформатора, так что
полная цепь от любой обмотки трансформатора может быть замкнута только посредством двух дуг,
соединенных последовательно. Кроме того, с каждым дуговым разрядником всегда будет последовательно
соединено как минимум две фазы 105 трансформатора, так что приложенное напряжение на каждом дуговом
разряднике в любой момент времени будет векторной суммой напряжений в этих двух фазах, а время, в
которое такое приложенное напряжение 110 падает до нуля, сократится до одного раза за цикл вместо двух
раз за цикл, как это было бы в случае, если бы общая или нейтральная точка трансформатора была
заземлена, так что с каждым дуговым разрядником была бы последовательно соединена только одна фаза
115. Таким образом, дуга поддерживается в течение большей части общего времени, чем это было бы в
противном случае, и результатом является более высокое производство сажи на каждый дуговой зазор. 120
Образовавшиеся выше дуги создают множество сравнительно ограниченных зон высокотемпературной
диссоциации, как, например, в точке а, окруженных относительно большим объемом нефти при температуре,
существенно более низкой, чем температура таких зон диссоциации.
Электродные элементы 8 и 11 регулируются, как описано выше, для получения желаемой длины дугового
зазора, и такая регулировка может поддерживаться на таком уровне, чтобы обеспечить максимальную
эффективность производства сажи без негативного влияния на ее качество.
Было установлено, что в определенных пределах увеличение концентрации сажи в суспензии в масле не
только обеспечивает больший ток 75 в дугах и, следовательно, увеличение подводимой мощности, но и
фактически повышает эффективность использования этой мощности для диссоциации масла и образования
сажи. Таким образом, за счет повышения концентрации увеличивается производительность аппарата по двум
причинам: увеличение потребляемой мощности и повышение эффективности использования энергии.
Разумеется, существует верхний предел, за которым нежелательно увеличивать концентрацию сажи в масле,
Соседние файлы в папке патенты