Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_13143
.pdf
Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что
я...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_379013.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=379013&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB379013A
[]
Л. Л.,, д'Дж X9 и
СПЕЦИФИКАЦИЯ ПАТЕНТА (Сообщение от PAuL THRrsADLESS V BOLT COMPANY, компании,
зарегистрированной в соответствии с законами штата Мичиган, Соединенные Штаты Америки, по адресу:
Лансинг, Мичиган, Соединенные Штаты Америки.) Я, Артур Ихарилль Стивенс, бакалавр наук (Лондон).
Ф.К.С., член Королевского института патентных поверенных, подданный короля Великобритании, или фирма
White, Langner, Stevens, Parry & Rollinson, расположенная по адресу: 5-9, Quality Court, Chancery Lane, London,
WY.C.2, дипломированные патентные поверенные, настоящим заявляют о характере данного изобретения и о
способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем документе.
заявление
Данное изобретение относится к усовершенствованиям в конструкции болтов, стяжных болтов и аналогичных
устройств для крепления или иного соединения различных деталей машин и тому подобного. В частности,
речь идет о предложении нового способа крепления гайки или другого съемного крепежного устройства к
свободному концу болта или стержня.
До настоящего времени наиболее распространенной практикой было изготовление болтов и подобных
изделий с резьбой на одном конце, предназначенной для установки гайки с внутренней резьбой. Одна из
серьезных трудностей, с которыми приходится сталкиваться при подобной конструкции, заключается в том,
что гайки имеют тенденцию ослабевать и даже полностью откручиваться от конца болта в результате ударов
и вибраций, которым неизменно подвергаются машины всех типов. Это можно объяснить тем, что любые
вибрации, передаваемые на болт с резьбой, в определенный момент прохождения вибрационной волны
временно вызывают высвобождение упругих или упругих сил, действующих между резьбой, и в этот момент
гайка свободно вращается на болте. Любой незначительный крутящий момент, который может:
Применение в данный момент позволит ослабить гайку, и впоследствии затягивающее действие головки
может привести к полному удалению выступа с болта. В соответствии с известной тенденцией обычных
резьбовых типов крепления, с обычной гайкой использовалось множество различных стопорных устройств, и
эти приспособления не только существенно увеличили стоимость крепежного элемента, но и оказались не
совсем эффективными и безопасными при выполнении своей предполагаемой функции.
Целью настоящего изобретения является создание простого, недорогого и в то же время эффективного
крепежного элемента, который может быть установлен на конце болта или стержня вместо обычной гайки и не
имеет резьбы, а следовательно, не требует наличия резьбы на конце болта или стержня.
Предлагаемое крепежное средство представляет собой множество элементов, снабженных
взаимодействующими коническими поверхностями, наклоненными под подходящим малым углом к оси болта
и приспособленных для фрикционного взаимодействия друг с другом и с болтом таким образом, чтобы
скрепить детали вместе и предотвратить их ослабление или снятие, а также вибрации, передаваемые болту.
Известна конструкция болта, которая, однако, требует установки болта в горячем состоянии на закрепляемые
детали.
Данный ремень нельзя использовать для крепления деталей в условиях, когда использование нагретого
болта нежелательно или нецелесообразно. При использовании этого старого типа болта в машинах или
подобных устройствах предполагается, что болт следует временно удлинить путем нагревания его основной
части. Когда нагретый болт под углом 90° вставляется через отверстия в зажимаемых деталях, и на
соответствующий конический участок на конце болта под углом 95° накладывается разрезная втулка,
имеющая внутреннюю коническую поверхность под углом около 50°, и на нее надевается воротник, имеющий
прямую цилиндрическую внутреннюю поверхность, соответствующую внешней поверхности разрезной втулки,
и болту затем позволяют сжаться за счет охлаждения, действие зажимаемых деталей будет заключаться в
выталкивании разрезной втулки наружу и создании клиновидного заклинивания между конической частью
болта и внутренней поверхностью воротника. Дата подачи заявки: 6 июня 1931 г.
№ 16,594/31. Вопрос: Принято к публикации 25 августа 1932 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования крепежных устройств или относящиеся к ним.
В случае случайного выпадения воротника из рукава, для его фиксации можно использовать булавку или
аналогичное средство. Помимо нежелательной необходимости нагрева болта, становится очевидным, что эта
известная форма болта применима только для крепления деталей машин, наружные поверхности которых
расположены на определенном расстоянии друг от друга и где не должно быть люфта между деталями.
Настоящее изобретение направлено на создание болта без резьбы, аналогичного описанному выше типу, но
такого, который может быть установлен как в холодном состоянии, так и при нормальных температурах, и
который может компенсировать незначительные колебания поверхностей скрепляемых деталей. Возможность
незначительного изменения эффективной длины болта или стержня позволяет при необходимости усиливать
соединение между деталями. Кроме того, конструкция, предусмотренная настоящим изобретением, такова,
что ее можно использовать в положении, при котором головка и гайка болта не обязательно будут плотно
скреплять две или более детали машины.
Гайка или крепежный элемент могут быть надежно прикреплены к свободному концу болта без опоры на
упругость материала зажимаемых деталей.
Эти детали, по желанию, могут иметь определенный люфт (35).
Согласно изобретению, предлагается крепежное устройство, включающее стержень с продольно сужающейся
поверхностью, вырезанной в его части, и разъемную втулку, имеющую соответствующую сужающуюся
внутреннюю поверхность и предназначенную для взаимодействия с указанной частью стержня, причем
указанная втулка также имеет сужающуюся внешнюю поверхность, и включающую воротник,
предназначенный для плотного прилегания к указанной внешней поверхности и создания и поддержания
постоянных сил трения, которые предотвращают разделение втулки и стержня. Предпочтительно, чтобы
стержень имел поверхность, сужающуюся внутрь в направлении зажимаемых деталей, а внутренняя
поверхность втулки сужалась в том же направлении, в то время как внешняя поверхность втулки сужалась в
противоположном направлении по отношению к своей внутренней поверхности, при этом воротник имел
соответствующую взаимодействующую внутреннюю сужающуюся поверхность. Конструкция такова, что при
сильном надавливании воротника на внешнюю поверхность втулки в материале различных деталей возникнут
определенные упругие или податливые силы, создавая тем самым значительное трение между
поверхностями.
«Трение между воротником и рукавом будет достаточным, чтобы предотвратить любое случайное смещение
воротника, и при желании его можно сделать достаточным, чтобы предотвратить его снятие без применения
чрезмерного усилия».
Взаимодействие внутренних поверхностей втулки с конической поверхностью штока, разумеется,
предотвратит любое существенное внешнее перемещение воротника и втулки как единого целого, а любое
незначительное перемещение, которое может произойти, лишь увеличит упругие и фрикционные силы между
деталями. Особенно выгодной особенностью конструкции является то, что вибрации, передаваемые болту
или стержню от элементов машины, к которым он может быть прикреплен, не будут способствовать снятию
сил трения, а, наоборот, будут стремиться увеличить эти силы и тем самым обеспечить постоянное
затягивание крепежа.
Было установлено, что для достижения наилучших результатов должна существовать достаточно
определенная зависимость (85 es) между наклоном внутренней поверхности разъемной втулки и ее внешней
поверхностью. Предпочтительно, чтобы внутренняя поверхность была наклонена под сравнительно
небольшим углом, скажем, 1 1/290 градусов, чтобы при изготовлении втулки соответствующей длины диаметр
болта не уменьшался до нежелательной степени на меньшем конце конуса. В этом месте даже нет
необходимости уменьшать диаметр на 95 градусов в такой степени, как это потребовалось бы при нарезании
резьбы. Конусность наружной поверхности разрезной втулки или внутренней поверхности воротника
предпочтительно должна быть несколько больше (3G) и может составлять 2 или 3 градуса, или более,
относительно оси болта. Будет установлено, что при заданном конусе на внутренней поверхности втулки,
определенный конус на внешней поверхности, по всей видимости, обеспечит максимальный эффект трения
между воротником и втулкой, тогда как больший или меньший конус на внешней поверхности приведет к
уменьшению эффекта трения.
Эта зависимость будет более или менее прямо пропорциональна коэффициенту трения 110 между
поверхностями воротника и втулки. Если соотношение между двумя конусами выбрано таким образом, чтобы
обеспечить максимальный эффект трения между воротником и втулкой, [ 15 может быть чрезвычайно трудно
снять воротник, когда необходимо разъединить соединенные детали. По этой причине на практике может
оказаться предпочтительнее использовать такое соотношение углов, при котором сила трения будет
несколько меньше максимальной.
После этого общего объяснения природы изобретения будет дано его подробное описание (см. стр. 125) в
сочетании с прилагаемыми чертежами. Многочисленные объекты и преимущества, помимо уже указанных,
станут более очевидными из подробного описания изобретения.
1.
-379,013 тенденция к расширению, в определенной степени, внешней поверхности рукава. Эта наружная
поверхность 21, как показано на рисунке, предпочтительно имеет конусность в противоположном направлении
по сравнению с конусностью внутренней поверхности и под углом 70 либо таким же, либо другим углом
относительно оси болта.
Воротник 22, имеющий внутреннюю конусообразную поверхность 23, соответствующую конусности
поверхности 21, предназначен для плотного прилегания 75 к этой внешней поверхности рукава. Конструкция
такова, что при надавливании воротника на втулку до тех пор, пока концевой выступ 24 не войдет в
зацепление с выступом выступающего фланца 26 разъемной втулки 80, в металле воротника и втулки
возникнет значительная упругая сила. Эта упругая сила, имеющая большую составляющую в направлении,
перпендикулярном поверхностям 21, 85 и 23, создаст значительное трение между этими поверхностями,
препятствуя снятию воротника со втулки. При желании эту реакцию трения можно еще больше усилить, 90,
слегка сместив элементы втулки наружу вдоль конической поверхности 16, так что истинного взаимодействия
между поверхностями 16 и 19 не будет. Как уже говорилось ранее, это приведет к некоторому увеличению
внешнего размера рукава и вызовет увеличение упругих усилий, возникающих при надевании воротника 22.
Кроме того, небольшой зазор 100 между выступами 17 и 20 позволяет обеспечить определенное затягивание
крепежного устройства при необходимости жесткого соединения двух фланцев или других элементов. Таким
образом, удар 105, приложенный к внешнему концу воротника 22, может служить для того, чтобы прижать его
к внешней поверхности разрезной втулки и одновременно вдавить последнюю внутрь до тех пор, пока ее
внутренний выступ 27 не прижмется к фланцу 110 или другому элементу 28, к которому прикручивается болт,
тем самым более плотно прижимая его к сопутствующему элементу 29.
Очевидно, что если предполагается, что элементы 28 и 29, соединенные болтом 115, будут иметь
определенный люфт между плечами 12 и 27, это вполне допустимо, поскольку прижимная муфта 22 к втулке
вызовет постоянную упругую реакцию 120, которая приведет к возникновению упомянутых сил трения. Когда
соседний элемент 28 качается или скользит относительно плеча 27, он будет лишь стремиться поднять втулку
вверх вдоль наклона конуса 16 (125) и вызовет еще большую реакцию трения, которая...
продолжаться даже после приложения давления.
Участник № 28 выпущен...
Было установлено, что для достижения наилучших результатов следует следующее:
На прилагаемых чертежах: на фиг. 1 показан продольный разрез крепежного устройства с разнесенными
деталями; на фиг. 2 показан аналогичный разрез деталей в собранном положении относительно зажимаемых
ими фланцев; на фиг. 3 показан поперечный разрез, выполненный по линии 3--3 на фиг. 2; на фиг. 4
представлена схематическая иллюстрация углового соотношения между различными коническими
поверхностями; и на фиг. 5 показан разрез в собранном виде, иллюстрирующий модифицированную форму
изобретения, примененную к определенным деталям, подлежащим закреплению.
Обращаясь теперь к чертежам, можно увидеть, что основной корпус крепежного устройства может
представлять собой практически цилиндрический стержень 10 с расширенным выступом 11 на одном конце.
Эта головка может быть выполнена либо как неотъемлемая часть стержня, образуя выступ 12, либо в виде
отдельного кольца с конической внутренней поверхностью 13, предназначенного для взаимодействия с
соответствующей конической поверхностью 14 на конце болта. Преимуществом такой разборной конструкции
головки является обеспечение несколько большей прочности при сопротивлении сдвигу вдоль плоскости
поверхности 12.
Рядом со свободным концом 15 болта или стержня расположена сужающаяся внутрь поверхность 16,
больший диаметр которой находится у внешнего или свободного конца, а меньший — ближе к середине
болта. Эта поверхность может быть выгодно наклонена под углом примерно 1112 градусов к оси болта, хотя
допускается и больший, и меньший угол. В первую очередь важно, чтобы конусность не была настолько
велика, чтобы уменьшить диаметр болта до такой степени, что это существенно ослабило бы его внутренний
конец конусности. Между внутренним концом конуса и основной частью болта будет предусмотрен выступ 17.
Разъемная втулка 18 или аналогичное клиновидное устройство, предпочтительно выполненное из двух или
более разделяемых секций, предназначено для взаимодействия с конической поверхностью болта. С этой
целью внутренняя поверхность 19 втулки имеет конусность 55°, соответствующую конусности болта, и
предназначена для обеспечения точной посадки, т.е. полного контакта внутренней поверхности втулки с
внешней конусной поверхностью болта, когда плечо 20 втулки упирается в плечо 17.
Станет очевидно, что если элементы втулки слегка сместить влево на рисунке 2 относительно болта, то
соответствующие конические поверхности не будут точно соответствовать друг другу, и возникнет достаточно
определенное соотношение. b) Между углом A на рисунке 4, который представляет собой угол наклона
поверхностей 16 и 19 к оси C болта, и углом B, который представляет собой угол наклона к этой оси
поверхностей 21 и 23. Угол А предпочтительно должен быть довольно малым, например, 112 градусов, хотя
допускается и больший, и меньший угол; угол указанного типа обеспечит относительно длинную
конусообразную поверхность 16, не слишком глубоко врезаясь в корпус болта на меньшем конце конуса.
Таким образом, болт может оставаться в более прочном состоянии, чем если бы на него нарезали резьбу.
Теперь, предполагая выбор определенного значения для угла А, будет целесообразно принять угол В,
имеющий подходящую связь с ним, включающую в качестве прямого фактора коэффициент трения между
коническими поверхностями.
В тех случаях, когда болт и крепежные элементы изготовлены из стали, коэффициент трения может несколько
варьироваться, но обычно составляет от 0,13 до 0,23, если поверхности чистые. Было установлено, что при
угле А, равном 1,12° Å, и коэффициенте трения между поверхностями, равном 0,15°, угол В должен
составлять приблизительно 0,48° для обеспечения максимального эффекта сцепления. Было установлено,
что при коэффициенте трения 0,175 угол B для максимального сцепления должен составлять примерно 30 и
33°, тогда как при коэффициенте трения 0,2 угол B для максимального сцепления должен составлять
примерно 40 и 14°, а если коэффициент эффективного трения равен 0,25, максимальное сцепление будет
достигнуто при угле B примерно 50 и 43°. В каждом случае следует понимать, что угол А принимается равным
1,1920.
Если угол А будет увеличен, максимальный эффект блокировки будет наблюдаться в каждом случае при угле
В меньшем, чем указанный ранее. Хотя при заданных условиях достигается максимальное усилие
блокировки, обычно предпочтительнее несколько изменить угол B по сравнению с указанными значениями,
чтобы усилие блокировки не было слишком сильным.
Как правило, желательно, чтобы крепежные элементы можно было снять при необходимости. Для этой цели
обычно оказывается целесообразным либо увеличивать, либо уменьшать значение угла B до желаемого
значения, пока степень фиксации не станет достаточной для заинтересованных целей, но не настолько
большой, чтобы значительно затруднить разделение этих частей. — 1. На рисунке 5, а, в соответствии с
адаптацией изобретения, показан болт или шпилька, которые относительно неподвижно выступают из
большой отливки, так что к отливке можно прикрепить болтом и другую деталь. Например, изобретение,
показанное здесь на рис. 70.
Может применяться в автомобильных двигателях для крепления головки цилиндров к блоку цилиндров. Таким
образом, болт, оба конца которого снабжены коническими поверхностями 31 и 32, может иметь один конец 75,
вставленный в отверстие 33 в блоке цилиндров. Отверстие 3 для этой цели должно иметь коническую стенку
34, наклоненную в направлении, противоположном конусу 31 болта. Между коническими поверхностями блока
цилиндров и болта может быть вставлена пара или более из 8 клиновидных элементов 33 и 36, которые могут
фактически представлять собой разрезную втулку. В тех случаях, когда клиновые устройства представляют
собой две половины цельной втулки, конец болта вместе с одной из секций втулки может быть вставлен в
отверстие в блоке двигателя, а другая секция втулки может быть затем ввинчена в отверстие для завершения
фрикционного зацепления деталей. Или, при желании, две секции втулки могут быть установлены на болт до
того, как он будет вставлен в отверстие, и обе секции 95 могут быть затем забиты для обеспечения
фрикционного зацепления деталей.
Если плечо 37 болта будет непосредственно взаимодействовать с верхним концом разрезной втулки, то весь
узел может быть вдавлен в отверстие в отливке.
Как показано на рисунке, втулки предпочтительно изготавливать без фланцевых частей, чтобы их можно было
полностью вдавить в отверстие и, таким образом, избежать необходимости зенковки сопрягаемой
поверхности головки цилиндра.
После установки деталей описанным способом, извлечь болт 30 из блока цилиндров 1IO практически
невозможно. Головка цилиндра 38 может быть установлена обычным способом, поверх ряда болтов,
закрепленных на блоке описанным выше способом, а крепежные устройства, уже подробно описанные в связи
с рисунками 1–4, могут быть установлены на верхних концах болтов.
Прижимание плечиков 39 секций втулки 40 к плечику 41 болта обеспечит необходимое усилие для затяжки
прокладки 42.
Хотя предпочтительный тип крепежного устройства был описан достаточно подробно, следует понимать, что в
показанной конструкции можно внести множество изменений, не отступая от основной идеи и масштаба
изобретения. Например, наружный воротник можно заменить кольцом, которое будет служить для создания
необходимой остальной части и трения M 4-- 3V'9,{)1,B 4. Устройство по п. 1 или 3, в котором наружная
поверхность втулки имеет коническую форму в направлении, противоположном направлению внутренней
поверхности.
5. Устройство согласно любому из пунктов 1-4, в котором указанный воротник или подобное приспособление
предназначено для натягивания на втулку со свободного конца стержня.
6. Устройство по любому из пунктов 1–5, в котором стержень имеет внешнюю усеченно-коническую
поверхность, а разрезная втулка имеет соответствующую усеченно-коническую внутреннюю поверхность.
7. Устройство по любому из пунктов 1-6, в котором указанная втулка и воротник приспособлены для
ограниченного перемещения внутрь вдоль стержня, но исключаются из перемещения наружу вдоль
указанного стержня благодаря указанным коническим поверхностям.
8. Устройство по любому из пунктов 1-7, в котором конусность внутренних и наружных поверхностей
указанной втулки имеет определенное соотношение друг с другом и с коэффициентом трения между
поверхностями, обеспечивающее желаемое фиксирующее действие между деталями.
9. Устройство согласно любому из вышеперечисленных пунктов, в котором разрезная втулка имеет выступ,
предназначенный для зацепления с одним из элементов, скрепленных вместе в указанном устройстве.
10. Крепежный элемент, по существу соответствующий описанному выше и изображенному на прилагаемых
чертежах.
силы. Кроме того, следует понимать, что особенности настоящего изобретения находят широкое применение
и не ограничиваются использованием в сочетании с болтами, стяжными болтами и тому подобным.
Использованные здесь термины приведены исключительно для описания одной из замечательных форм
изобретения и не должны рассматриваться как налагающие какие-либо ограничения на него.
Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления (как мне сообщили
мои зарубежные корреспонденты), я заявляю:
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_379014.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=379014&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB379014A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявления: 6 июня 1931 года. № 16603131.
Полная спецификация слева: 4 марта 1932 г.
379,014 Полное техническое задание принято: август. 25, 1932.
ffiffl ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в производстве водорода из углеводородов.
Я, Джеймс Тейт Джонсон, подданный Великобритании, проживающий по адресу: Линкольнс-Инн-Филдс, 47,
графство Лондон, джентльмен, настоящим заявляю, что сущность данного изобретения (о котором мне
сообщила из-за границы компания I. G. Farbenindustrie Aktiengesellschaft из Франкфурта-на-Майне, Германия,
акционерное общество, организованное в соответствии с немецким законодательством) заключается в
следующем: уже было предложено получать водород путем превращения метана и других углеводородов в
газовой фазе с помощью пара. Когда эта реакция протекает, например, в присутствии активированного
никелевого катализатора, достаточно температур от 600 до 1000 градусов Цельсия. Подача необходимого для
реакции теплого вещества может осуществляться периодически, например, с помощью тепловых
аккумуляторов; непрерывная работа может быть обеспечена, например, добавлением кислорода или воздуха
или внешним нагревом реакционной камеры. В последнем случае предпочтительнее использовать трубки или
другие длинные сосуды из материала, устойчивого к нагреву и обладающего хорошей теплопроводностью.
При таком способе работы использование активированных катализаторов имеет особое значение для
получения больших объемов водорода в небольших реакционных камерах при минимально возможных
температурах. Если в качестве исходных материалов используются ненасыщенные углеводороды или
насыщенные углеводороды с высокой молекулярной массой, которые могут содержать метан, или газы,
содержащие такие углеводороды, например, газы крекинга, газы низкотемпературной карбонизации,
отходящие газы от деструктивного гидрирования углей, смол, масел и тому подобного, то через некоторое
время на активированных катализаторах, использовавшихся до настоящего времени, образуется сажа,
которая делает катализаторы неактивными и препятствует прохождению газа. Даже если сажу можно удалить
повторно обработкой паром или другими подходящими методами, отложения все равно доставляют много
хлопот, поэтому было предложено подвергать газы неудобной предварительной обработке, например,
преобразованию высших углеводородов в метан и другими методами.
55 Только зарубежные корреспонденты обнаружили, что образование сажи происходит главным образом в
тех местах реакционной камеры, где скорость реакции, особенно скорость превращения 60 высших и
ненасыщенных углеводородов, очень высока. До определенного момента скорость реакции можно
контролировать характером нагрева или разбавлением газов путем добавления больших объемов пара и
изменения скорости потока газов, но этих мер обычно недостаточно.
Мои зарубежные корреспонденты обнаружили, что превосходные результаты достигаются без образования
сажи при использовании как минимум двух различных катализаторов, расположенных один за другим.
Благодаря правильному подбору катализаторов скорость реакции может быть легко изменена таким образом,
что реакция равномерно распределяется по всей длине слоя катализаторов. Предпочтительно подбирать
катализаторы таким образом, чтобы в начале слоя преобразовывались высокомолекулярные и
ненасыщенные углеводороды, а метан — ближе к концу слоя.
Было установлено, что высокомолекулярные и ненасыщенные углеводороды могут быть преобразованы без
образования сажи с помощью катализаторов, которые менее активны, чем те, которые подходят для
преобразования метана. К концу слоя, где превращение уже достаточно активно протекает, каталитическая
активность катализаторов может быть выше, и предпочтительнее использовать высокоактивные
катализаторы, обычно используемые до сих пор для превращения метана. Кроме того, использование
нескольких катализаторов, подходящих для распределения процесса превращения по всей длине реактора,
дает преимущество в том, что не происходит образования сажи, а необходимое реакционное пространство
может быть меньше, чем при использовании, например, только катализаторов с низкой активностью.
Различные катализаторы, используемые в соответствии с настоящим изобретением, не обязательно должны
быть расположены в 105 слоях, резко разделенных друг от друга [Второе издание.] 379,014, но могут также на
большем или меньшем расстоянии проникать друг в друга таким образом, что — при использовании,
например, двух катализаторов — газы проходят через слой первого катализатора с меньшей активностью,
затем через смесь этого катализатора и второго катализатора с большей активностью, причем эта смесь
имеет различный состав, а затем через слой указанного второго катализатора.
Катализаторы, особенно подходящие для превращения высокомолекулярных углеводородов в первой зоне
реакции, получают, например, с использованием каталитически активного металла (например, металла
группы железа) либо в активированной форме (например, путем добавления невосстанавливаемых оксидов
металлов, таких как оксид алюминия), но в меньшей концентрации, либо менее активированного, либо в
другом физическом состоянии (например, начиная с тлеющих оксидов), чем во второй зоне.
Кроме того, следует избегать веществ-носителей и добавок, которые легко приводят к образованию сажи,
таких как, например, силикагель и другие гели.
Особенно выгодно использовать катализаторы, полученные в соответствии со спецификацией № 10631 от
1931 г. н.э. (серийный номер).
376,358) в первой части реакционной камеры и полученные в соответствии со спецификациями № 323,855 и
267,535 в конце реакционной камеры.
Количество катализаторов, которое необходимо использовать в каждом конкретном случае, зависит от
природы преобразуемых газов. Как правило, доля менее активного катализатора должна быть тем выше, чем
выше содержание ненасыщенных углеводородов или насыщенных углеводородов с высокой молекулярной
массой в исходных газах. Также может быть предпочтительнее использовать более двух катализаторов,
расположенных один за другим. Процесс, согласно настоящему изобретению, на практике осуществляется
при температурах от примерно 4000 до 1000 градусов Цельсия и при обычном или повышенном давлении до
примерно 150 атмосфер.
Приведенные ниже примеры дополнительно иллюстрируют природу данного изобретения, однако
изобретение не ограничивается этими примерами.
ПРИМЕР 1.
литры катализатора, приготовленного из осажденных гидроксидов никеля, магния и алюминия и 75 процентов
глиноземного цемента (согласно указанной спецификации № 10631 от 1931 г. н.э. (серийный номер)).
В реакционную трубку из никротермной стали (например, NCT3) с внутренним диаметром 15 сантиметров и
длиной 3 метра загружают 65 литров катализатора, приготовленного из осажденного карбоната никеля,
каолина и оксида магния (согласно указанной спецификации № 323855), причем катализатор, приготовленный
с использованием оксида алюминия в качестве цемента, образует начало слоя. Труба нагревается снаружи
окислительными газами пламени, через нее пропускают 7 кубических метров в час газа следующего состава:
85% насыщенных углеводородов (метан, этан, пропан, 75% бутана), 2% ненасыщенных углеводородов (в
основном C3H6 и 8H8), 8% водорода, 5% азота, а также 25 килограммов пара. При температуре катализатора
от 7000 до 7500 градусов Цельсия (в начале процесса) получается газ, содержащий около 9% диоксида
углерода, 14% монооксида углерода, 75% водорода, от 1% до 2% углеводородов и 0,5% азота.
Даже после нескольких месяцев эксплуатации сажа не образуется.
ПРИМЕР 2.
В реакционную трубку шириной 20 сантиметров и длиной 4 метра, нагретую до температуры нагрева,
загружают 40 литров катализатора, приготовленного из осажденных гидроксидов никеля, магния и алюминия
и примерно 75 процентов алюмоцемента, 95 литров смеси, приготовленной из осажденных гидроксидов
никеля и алюминия и 60 процентов алюмоцемента, и, наконец, 30 литров катализатора, содержащего каолин,
указанного в Примере 1. При внешнем нагреве трубки через нее за 110 часов пропускается 40 килограммов
пара и 8,5 кубических метров газа, имеющего следующий состав: 87% насыщенных углеводородов со
средним составом 105 C2.4H6.8 (содержащих от метана до пентана), 5% ненасыщенных углеводородов, в
основном пропилена и бутилена, 6% водорода и 2% азота. При температурах, аналогичных температурам в
Примере 1, получают около 75 кубических метров газа в час, содержащего от 1 до 65 кубических метров
водорода и оксида углерода и менее 2% углеводородов.
Сажа не образуется.
Дата: 6 июня 1931 года.
Дж. Й. и Г. У. Джонсон, -'7, Линкольнс-Инн-Филдс, Лондон, W.C. 2,
Агенты.
379,014 ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в производстве водорода из углеводородов.
1,
Джеймс Йейт Джонсон, подданный Великобритании, проживающий по адресу: Линкольнс-Инн-Филдс, 47,
графство Лондон, джентльмен, настоящим заявляю о характере данного изобретения (которое было
сообщено мне из-за границы компанией I. G. Farbenindustrie Aktiengesellschaft из Франкфурта-на-Майне,
Германия, акционерным обществом, организованным в соответствии с немецким законодательством) и о
способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Уже было предложено получать водород путем превращения метана и других углеводородов в газовой фазе с
помощью пара или газов, содержащих эти углеводороды.
Когда эта реакция протекает, например, в присутствии активированного никелевого катализатора, достаточно
температур от 6000 до 1000 градусов Цельсия. Подача необходимого для реакции теплоты может
осуществляться периодически, например, с помощью тепловых аккумуляторов; непрерывная работа может
осуществляться, например, путем добавления кислорода или воздуха или путем внешнего нагрева
реакционной камеры. В последнем случае предпочтительнее использовать трубки или другие длинные
сосуды из материала, устойчивого к нагреву и обладающего хорошей теплопроводностью. При таком способе
работы использование активированных катализаторов имеет особое значение для получения больших
объемов водорода в небольших реакционных камерах при минимально возможных температурах. Если в
качестве исходных материалов используются газообразные или парообразные ненасыщенные углеводороды
или насыщенные углеводороды с молекулярной массой выше метана, которые также могут содержать метан,
или газы, содержащие такие углеводороды, например, газы крекинга, газы низкотемпературной карбонизации,
отходящие газы от деструктивного гидрирования углей, смол, масел и тому подобного, то через некоторое
время на активированных катализаторах, использовавшихся до настоящего времени, образуется сажа,
которая делает катализаторы неактивными и препятствует прохождению газа.
Даже если сажу можно удалить повторно обработкой паром или другими подходящими методами, отложения
все равно доставляют много хлопот, поэтому было предложено подвергать газы неудобной предварительной
обработке, например, преобразованию высших углеводородов в метан и другими методами. 60 Мои
зарубежные корреспонденты установили, что образование сажи происходит главным образом в тех местах
реакционной камеры, где скорость реакции, особенно скорость превращения 65 высших и ненасыщенных
углеводородов, очень высока. До определенного момента скорость реакции можно контролировать
характером нагрева или разбавлением газов путем добавления больших объемов пара и изменения скорости
потока газов, но этих мер обычно недостаточно.
На основании этого открытия мои зарубежные корреспонденты установили, что при производстве водорода из
газообразных или парообразных углеводородов с молекулярной массой выше метана без образования сажи
достигаются превосходные результаты при использовании по меньшей мере двух катализаторов с различной
каталитической активностью, расположенных один за другим, при этом температура в каждом катализаторе
ниже, чем в следующем. Благодаря правильному выбору катализаторов скорость реакции может быть легко
изменена таким образом, что реакция равномерно распределяется по всей длине слоя катализаторов.
Предпочтительно выбирать 90 катализаторов таким образом, чтобы в начале слоя происходила конверсия
высокомолекулярных и ненасыщенных углеводородов, а к концу слоя — низкомолекулярных насыщенных
углеводородов и метана.
Было установлено, что высокомолекулярные и ненасыщенные углеводороды могут быть преобразованы без
образования сажи с помощью катализаторов, активность которых в 100 раз ниже активности катализаторов,
подходящих для превращения метана. К концу слоя, где превращение уже достаточно полно завершилось,
каталитическая активность катализаторов может быть выше, и предпочтительнее использовать
высокоактивные катализаторы, обычно используемые до сих пор для превращения метана. Кроме того,
использование нескольких катализаторов, подходящих для равномерного распределения превращения по
всей длине слоя, дает преимущество в том, что не происходит образования сажи, а необходимое реакционное
пространство может быть меньше, чем при использовании, например, только 115 катализаторов с низкой
активностью.
Различные катализаторы, используемые в соответствии с настоящим изобретением, не обязательно должны
быть расположены слоями, резко разделенными друг от друга, но при желании могут проникать друг в друга
на большее или меньшее расстояние, так что при использовании, например, двух катализаторов, газы
проходят через слой первого катализатора с более низкой активностью, затем через смесь этого катализатора
и второго катализатора с более высокой активностью, причем эта смесь имеет различный состав, и затем
через слой указанного второго катализатора.
Катализаторы, особенно подходящие для превращения высокомолекулярных углеводородов в первой зоне
реакции, получают, например, с использованием каталитически активных металлов (например, металла
группы железа) либо в активированной форме (например, путем добавления невосстанавливаемых оксидов
металлов из групп 2–6 периодической системы, таких как оксид алюминия), но в меньшей концентрации, либо
в менее сильно активированной форме, либо в другом физическом состоянии, в котором они проявляют
меньшую каталитическую активность (например, в виде тлеющих оксидов), чем в последующей зоне или
зонах.
Кроме того, следует избегать тех веществ-носителей и добавок, которые легко приводят к образованию сажи,
например, силикагеля и других гелей. Соотношение количества веществ, входящих в состав металла
железосодержащей группы, к количеству активирующей добавки может варьироваться в широких диапазонах.
Например, на каждую молекулярную долю никеля может приходиться от 0,1 до 10 молекулярных долей
активатора, такого как оксид алюминия.
быть трудоустроенным. Особое преимущество имеют катализаторы, содержащие эквимолекулярные
пропорции металлического железа и активирующего вещества. Однако, поскольку более распространенные
активирующие вещества, такие как оксид магния, оксид алюминия и боксит, дешевле никеля, их используют
одновременно с...
Вещества-носители, поэтому используются в больших количествах.
Активирующая способность наиболее распространенных из указанных трудновосстанавливаемых оксидов
уменьшается в следующем порядке:
оксид алюминия, оксид магния, оксид урана, оксид церия, оксид хрома, оксид ванадия, оксид бериллия, оксид
кальция, оксид стронция, оксид бария, оксид титана, оксид молибдена.
Соседние файлы в папке патенты