PL246254B1 - Przyrząd do obróbki cieplnej materiałów w atmosferze gazu, zwłaszcza w piecu muflowym - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest osprzęt do obróbki cieplnej materiałów w atmosferze gazu, zwłaszcza w piecu muflowym, który ma postać przelotowej rury (1) wygiętej w kształt litery Z, której górna pozioma część ma odcinek wlotowy o średnicy nie mniej niż dwukrotnie mniejszej od średnicy rury (1), a dolna pozioma część rury (1) stanowi komorę reakcyjną i zaopatrzona jest na końcu w nasadkę (2) mającą odcinek wylotowy o średnicy mniejszej niż średnica odcinka wlotowego rury (1). Odcinek wlotowy rury (1) osadzony jest w otworze dolotowym gazu a odcinek wylotowy nasadki (2) w otworze wylotowym pieca.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przyrząd do obróbki cieplnej materiałów w atmosferze gazu, zwłaszcza w piecu muflowym.

Obróbka cieplna różnego rodzaju materiałów, tworzyw i substancji wymaga wygrzewania w piecach w warunkach ciągłego omiatania gazem. Jednym z przykładów mogą być materiały powstałe w wyniku reakcji karbonizacji w obecności atmosfery ochronnej gazu. Karbonizacja, inaczej piroliza, polega na działaniu podwyższoną temperaturą w warunkach gazu obojętnego na materiały, a jej celem jest rozłożenie prekursora węglowego. Prekursorami mogą być dowolne produkty zawierające węgiel pierwiastkowy w połączeniach organicznych. Termochemiczna konwersja cząstek zawierających węgiel, polegająca na rozerwaniu najsłabszych wiązań chemicznych, prowadzi do powstania jednolitej masy karbonizatu o wysokiej zawartości węgla pierwiastkowego. Atmosfera i ciśnienie, w jakich prowadzona jest karbonizacja, mają ogromny wpływ na rozkład termiczny materiału prekursora, co bezpośrednio przekłada się na właściwości powstającego karbonizatu. Skuteczne przeprowadzenie omówionego procesu pociąga za sobą konieczność zakupu specjalistycznych pieców rurowych, o specyficznej budowie, a przez to ograniczonej aplikacyjności.

W wielu laboratoriach spotyka się uniwersalne piece muflowe z wlotem gazu. Mają one wiele zastosowań, niestety przepływ gazu w takich urządzeniach jest zbyt słaby aby zapewnić ciągłe omiatanie wypalanej substancji, gdyż objętość komory grzewczej jest relatywnie duża w porównaniu z możliwym przepływem gazu. Zwiększenie przepływu gazu przez piec w celu zwiększenia efektywności wymiany gazu nad próbką prowadzi do znacznego zużycia gazu, co jest często problematyczne i kosztowne.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że przyrząd ma postać przelotowej rury wygiętej w kształt litery „Z” o dwóch częściach poziomych - górnej i dolnej, przy czym część pozioma górna ma element wlotowy usytuowany w otworze dolotowym gazu, a część pozioma dolna rury, w której znajduje się komora reakcyjna, wyposażona jest na końcu w nasadkę z elementem wylotowym, osadzonym w otworze wylotowym pieca. Element wlotowy części poziomej górnej ma średnicę co najmniej dwukrotnie mniejszą od średnicy rury i większą niż średnica elementu wylotowego nasadki.

Korzystnie, długość górnej poziomej części rury jest od dwóch do czterech razy mniejsza od długości części poziomej dolnej.

W korzystnym wykonaniu odcinek wylotowy nasadki ma średnicę od trzech do pięciu razy mniejszą od średnicy rury.

Korzystnie, przyrząd wykonany jest z kwarcu.

Przedmiot wynalazku jest rozwiązaniem problemu wygrzewania materiałów w atmosferze ochronnej gazu, szczególnie w piecach rurowych do pieców muflowych. Niewielka objętość naczynia, ściśle dostosowana do potrzeb danego procesu, pozwala na ograniczenie kosztów związanych ze zużyciem gazu w trakcie reakcji. Dodatkowo pozwala na płynną i ciągłą wymianę gazu z bezpośredniego otoczenia, umożliwiając usuwanie wydzielających się gazowych produktów reakcji termochemicznej. Wpływa to na stałość warunków, w jakich prowadzony jest proces karbonizacji. Dzięki kształtowi rury przepływ gazu jest na tyle silny, aby zapewnić odpowiednie omiatanie próbki i bieżące usuwanie produktów ubocznych procesu. Nie byłoby to możliwe w piecu muflowym, ze względu na relatywnie dużą objętość komory grzewczej w stosunku do możliwego do uzyskania przepływu gazu. Proponowane rozwiązanie faktycznie zmniejsza objętość komory grzewczej, umożliwiając odpowiedni przepływ gazu.

Rozwiązanie według wynalazku zostało zilustrowane przykładem wykonania na rysunku, gdzie Fig. 1 przedstawia widok przyrządu z boku, Fig. 2 - widok przyrządu zainstalowanego w piecu, a Fig. 3a i Fig. 3b - schemat dopasowania dolotu rury.

Przyrząd ma postać przelotowej rury 1 wygiętej w kształt litery „Z” wyposażonej w nasadkę 2, gdzie obie te części wykonane są z kwarcu, a więc są odporne na działanie temperatury do 1200°C. Górna pozioma część rury 1 ma element wlotowy o średnicy co najmniej dwukrotnie mniejszej od średnicy rury 1, a dolna pozioma część rury 1 stanowi komorę reakcyjną. Nasadka 2 ma element wylotowy o średnicy mniejszej niż średnica elementu wlotowego rury 1 i od trzech do pięciu razy mniejszy niż średnica rury 1. Element wlotowy rury 1 osadzony jest w otworze dolotowym gazu a element wylotowy nasadki 2 w otworze wylotowym pieca. Długość górnej poziomej części rury jest od dwóch do czterech razy mniejsza od długości części poziomej dolnej rury 1.

PL 246254 Β1

Wypalaną substancję 3 umieszcza się w komorze reakcyjnej rury, a następnie nakłada na jej koniec nasadkę. Tak załadowany osprzęt umieszcza się wewnątrz pieca muflowego 4, wkładając element wlotowy rury do otworu dolotowego gazu 5. Dzięki odpowiedniemu wygięciu rury możliwe jest dostosowanie wysokości wejścia rury 1 do wysokości otworu dolotowego gazu w piecu muflowym. Po otwarciu zaworu gazu w piecu muflowym wpływa on do rury, omiatając wygrzewaną substancję.

Claims (4)

1. Przyrząd do obróbki cieplnej materiałów w atmosferze gazu, zwłaszcza w piecu muflowym, znamienny tym, że ma postać przelotowej rury (1) wygiętej w kształt litery „Z”, o dwóch częściach poziomych - górnej i dolnej, przy czym część pozioma górna ma element wlotowy usytuowany w otworze dolotowym gazu, a część pozioma dolna rury (1), w której znajduje się komora reakcyjna, wyposażona jest na końcu w nasadkę (2) z elementem wylotowym osadzonym w otworze wylotowym pieca, przy czym element wlotowy części poziomej górnej ma średnicę co najmniej dwukrotnie mniejszą od średnicy rury (1) i większą niż średnica elementu wylotowego nasadki (2).

2. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że długość części poziomej górnej rury (1) jest od dwóch do czterech razy mniejsza od długości części poziomej dolnej.

3. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że element wylotowy nasadki (2) ma średnicę od trzech do pięciu razy mniejszą od średnicy rury (1).

4. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że wykonany jest z kwarcu.