Спосіб одержання вуглець-вуглецевих композиційних матеріалів та пристрій для його здійснення

1. Способ получения углерод-углеродных композиционных материалов, включаю 2. Устройство для получения углерод-углеродных композиционных материалов, содержащее обогреваемую реакционную камеру для пропитки изделий, снабженную средствами для подвода углеводородов и отвода отходящих газов пиролиза, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно дополнительно содержит камеру сгорания, снабженную горелкой, устройствами для подвода воздуха и газа и отвода продуктов сгорания и соединенную с реакционной камерой сообщающимся каналом. Группа изобретений относится к области технологии получения углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ) из углеродной ткани и других углеродосодержащих материалов путем газофазного осаждения пиролитического углерода из углеродсодержащих газов (метана, пропана, бутана, природного газа и др.) и к конструкции устройств для осуществления этих технологий и может найти применение в авиастроении, энергомашиностроении, ядерной энергетике и судостроении. Детали из УУКМ в виде сопел, поршней, насадок, лопаток, подшипников скольжения, торцовых уплотнений, поршневых колец благодаря легкости, прочности и термостойкости находят все большее распростр!нение и в других областях т хники. В настоящее время способ пропитки заготовки пиролитическим углеродом из газовой фазы осуществляется с подогревом реакционной камеры от электронагревателей, отработанный газ при этом сжигается в виде факела или выпускается в атмосферу [13. Недостатками этого способа является большой расход электроэнергии и отравление атмосферы отработанными газами. Известна конструкция для получения изделий из пиролитического углерода, содержащая корпус, реакционную камеру для пропитки изделий и системы подвода углеводородов и отвода газообразных продуктов пиролиза [2]. Недостатком этого устройства является низкая экономичность, высокая электро ВІДДІЛ Lu» щий пропитку углеродсодержащего материала пироуглеродом путем нагрева его в среде углеводородов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что нагрев осуществляют за счет теплоты сжигания отходящих газов пиролиза. С > ел сл ю со о 5523 энергоемкость, выброс в окружающую среду вредных продуктов пиролиза. В основу изобретения поставлена задача создания способа получения углерод-углеродного композиционного материала и 5 технологической установки карбонизации с внутреннрей камерой сгорания, отдающей теплоту входящему в реакционную камеру газу и за счет этого отказ от электронагревателей и расхода электроэнергии на нагрев и 10 пиролиз углесодержащего газа. Поставленная задача решается тем, что о способе получения углерод-углеродных композиционных материалов, включающем пропитку углеродосодержащего материала 15 пироуглеродом путем нагрева его в среде углеводородов, согласно изобретению, нагрев осуществляют за счет теплоты сжигания отходящих газов пиролиза. Поставленная задача решается также 20 тем, что устройство для получения углеродуглеродных композиционных материалов, содержащее обогреваемую реакционную камеру для пропитки изделий, снабженную средствами для подвода и отвода газа, со- 25 гласно изобретению, дополнительно содержит камеру сгорания, снабженную горелкой, устройствами для подвода воздуха и газа и отвода продуктов сгорания и соединенную с реакционной камерой сообщающимся кана- 30 лом. Наличие специальной камеры сгорания, в которую подается воздух и отработанный газ после пиролиза из реакционной камеры обеспечивают горение горючей смеси с теп- 35 ловыделением, за счет которого происходит нагрев и поддержание высокой заданной температуры в реакционной камере, обеспечивающей необходимый технологический процесс образования пиролитического угле- 40 рода, следствием этого является возможность отказа от электрического нагрева, что делает установку более экономичной. На чертеже представлено устройство для получения изделий из УУКМ, состоящее 45 из теплоизолированного корпуса 1 с реакционной камерой 2, газоподводной трубой 3, камерой сгорания 4, каналами для подачи воздуха 5 и б, регулирующими клапанами 7 и 8, газового коллектора 9, горелкой 10, за- 50 пальным каналом 11, соединительным каналом 12, трубой отвода продуктов сгорания. В реакционную камеру 2 загружаются заготовки изделий 13. 55 Процесс п р о п и т к и пиролитическим углеродом производится в следующей последовательности. После загрузки реакционной камеры 2 заготовками подлежащими пропитке пиролитическим углеродом открывается клапан 8 и через канал 11 воспламеняется горелка 10. После этого открывается клапан 7 и через трубку 3 происходит наполнение реакционной камеры газом и вытеснение воздуха. Регулируя клапанами 7 и 3 устанавливается оптимальный режим горения в камере сгорания, обеспечивающий полное сгорание газа. Продукты сгорания, омывая наружные стенки реакционной камеры, нагревают ее до температуры 920980°С после чего закрывается клапан 8 и горение в камере сгорания обеспечивает газ, выходящий из реактивной камеры через канал 12 в камеру сгорания. Регулируя расход газа клапаном 7, в реактивной камере поддерживают заданную температуру. В рабочем режиме углеродосодержащий газ (природный газ) осуществляет две функции: 1) является источником пиролитического углерода, осаждающегося на поверхностях заготовок в реакционной камере; 2) является источником тепловой энергии при сгорании продуктов разложения газа (водород и его соединения с остатками углерода) в камере сгорания. После выдержки технологического цикла, клапан 7 закрывается и после остывания системы происходит вскрытие реакционной камеры и выгрузка готовых изделий. В качестве примера можно привести опытную установку УГПУ-2 конструкции НКИ, работающей на природном газе без электронагрева по предложенной схеме. В реакционной камере поддерживается температура 960-980°С за счет сгорания продуктов разложения в камере сгорания. Расход газа при этом остается таким же как и в технологических установках с электронагревателями. Качество выпускаемых изделий также не изменяется. Преимуществом УГП-2 является ґіолное отсутствие расхода электроэнергии, простота конструкции, безопасность обслуживания. Опытная проверка показала надежность и простоту предложенной установки, экологическую чистоту, поэтому она может быть рекомендована всем преприятиям изготавливающим детали из термостойких композиционных материалов. 5523 1A Упорядник С.Иващенко Замовлення 612 Техред М.Моргентал Коректор Н.МІлюкова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТи-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород. вул.Гагаріна, 101