×
05.09.2018
218.016.8352

Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для определения термической стойкости веществ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к аналитическому приборостроению и, в частности, к комплексам, предназначенным для определения термической стойкости различных веществ. Устройство состоит из кожуха, внутри которого с воздушным зазором помещен второй заполненный теплоизоляционным материалом цилиндрический кожух, в который коаксиально помещен термостатируемый корпус термостата, представляющий собой толстостенный полый металлический цилиндр с равномерно распределенными по его торцу и равноудаленными от его цилиндрических поверхностей глухими цилиндрическими камерами для размещения герметизируемых реакционных стаканов, каждый из которых снабжен пламегасителем, пневмопредохранителем и пневмопроводом, связывающим внутренний объем реакционного стакана с прецизионным термокомпенсированным преобразователем «абсолютное давление - электрический сигнал», выход которого подключен к системе отображения и регистрации величины абсолютного давления. В каждом пневмопроводе может быть выполнен снабженный вентилем отвод, необходимый для подключения системы вакуумирования или заполнения инертным газом. Термостатирование корпуса термостата осуществляется двумя регуляторами температуры, нагреватель первого из которых распределен по наружной цилиндрической поверхности корпуса термостата, а нагреватель второго распределен по наружной цилиндрической поверхности, помещенного коаксиально внутри корпуса термостата полого металлического цилиндра, снабженного расположенным на его торце диском, расположенным между верхним торцом корпуса термостата и цилиндрическим кожухом термостата, при этом датчики температуры регуляторов расположены в теле корпуса термостата и полого цилиндра с диском. Каждый из преобразователей «абсолютное давление - электрический сигнал» может быть термостатирован. Технический результат изобретения - расширение диапазона рабочих температур и повышение точности измерений при одновременном сокращении времени анализа и времени выхода на режим. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и, в частности, к комплексам, предназначенным для определения термической стойкости веществ. Известным и наиболее близким является устройство для определения термической стойкости веществ (патент RU 2434220 C1, опубл. 20.11.2011 г.), состоящее из заполненного теплоизоляционным материалом цилиндрического кожуха, в который коаксиально помещен термостатированный металлический цилиндр с выполненными по его периметру полостями для размещения герметизируемых реакционных стаканов, каждый из которых связан с системой измерения и регистрации давления, и системой вакуумирования или заполнения инертным газом. Каждый реакционный стакан снабжен пламегасителем и пневмопроводом, связывающим объем реакционного стакана с пневмопредохранителем и прецезионным термокомпенсированным биполярным преобразователем «давление - напряжение», который, в свою очередь, через многоканальный аналого-цифровой преобразователь, один из входов которого соединен с выходом преобразователя «атмосферное давление-напряжение», связан с системой отображения и регистрации давления.

Недостатками данного устройства являются ограниченный диапазон рабочих температур и большое время анализа и время выхода на режим, обусловленное тем, что выравнивание теплового поля и поступление теплового баланса внутри выполненного из металла массивного цилиндрического корпуса происходит прежде всего за счет его теплопроводности, что требует много времени. При этом неизбежно наличие градиента температур вдоль объема глухих камер, предназначенных для размещения реакционных камер с испытываемыми образцами. Дело в том, что термостатируемый цилиндр излучает тепло не только с цилиндрической поверхности, на которой расположен нагреватель, но и с торцов, на которых нет нагревателей, т.е. температура верхней и нижней части металлического цилиндра отличается от температуры в центре цилиндра.

При загрузке в термостат реакционных стаканов, имеющих комнатную температуру, в предназначенные для них полости имеет место интенсивный отбор тепла, необходимого для их нагрева до рабочей температуры. Анализ (сравнение эталонного образца с испытываемым) начинается с момента наступления теплового баланса, т.е. стабилизации температуры реакционных стаканов, на что требуется время, которое значительно удлиняет время анализа. При проведении анализов на высоких температурах ситуация значительно ухудшается и еще усугубляется за счет увеличения выноса тепла через пневмопровод и заглушки шлюзов, предназначенных для загрузки реакционных стаканов.

Задачей настоящего изобретения является расширение диапазона рабочих температур и повышение точности измерения за счет снижения влияния на нее температуры окружающей среды при одновременном снижении времени анализа и времени выхода на режим.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для определения термической стойкости веществ, состоящем из заполненного теплоизоляционным материалом кожуха, в который помещен корпус термостата, представляющий собой металлический цилиндр с выполненными по его периметру полостями для размещения герметизируемых реакционных стаканов, каждый из которых снабжен пламегасителем, пневмопредохранителем и пневмопроводом, связывающим внутренний объем реакционного стакана с прецизионным термокомпенсированным преобразователем «абсолютное давление - электрический сигнал» выход которого, подключен к системе отображения и регистрации величины абсолютного давления. Корпус термостата устройства выполнен в виде толстостенного полого металлического цилиндра термостатирование которого осуществляется двумя регуляторами температуры, нагреватель первого из которых распределен по наружной цилиндрической поверхности корпуса термостата, а нагреватель второго распределен по наружной цилиндрической поверхности помещенного коаксиально внутри корпуса термостата, полого металлического цилиндра, снабженного закрепленным на его торце диском, расположенным между верхним торцом корпуса термостата и кожухом термостата, при этом датчики температуры регуляторов расположены в теле корпуса термостата и полого цилиндра соответственно. Каждый из преобразователей «абсолютное давление - электрический сигнал» может быть термостатирован. В каждом пневмопроводе может быть выполнен отвод, снабженный вентилем, связанным с системой вакуумирования и заполнения инертным газом. Полости для размещения реакционных стаканов могут быть выполнены в виде глухих цилиндрических камер, равномерно распределенных по окружности корпуса термостата и расположенных на равном расстоянии от наружной и внутренней цилиндрической поверхности корпуса термостата. Устройство может быть помещено в дополнительный кожух, формирующий воздушный зазор между ним и цилиндрическим кожухом, заполненным теплоизоляционным материалом. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство состоит из внешнего металлического кожуха 1, в который с расположенным по всему периметру кожуха 1 воздушным зазором 2 помещен имеющий отражающую поверхность и заполненный теплоизоляционным материалом 3 цилиндрический металлический кожух 4, в котором коаксиально помещен выполненный в виде толстостенного полого цилиндра корпус 5 термостата. На наружной цилиндрической поверхности корпуса 5 размещен равномерно распределенный по ней нагреватель 6, который соединен с регулятором температуры 7, датчик температуры 8, который размещен в теле корпуса 5 в непосредственной близости к нагревателю 6. Внутри корпуса 5 коаксиально размещен пустотелый металлический цилиндр 9 с расположенным на его верхнем торце металлическим диском 10, являющимся его естественным продолжением. На наружной цилиндрической поверхности цилиндра 9 размещен равномерно распределенный по ней нагреватель 11, связанный с регулятором температуры 12 датчик температуры 13 которого закреплен на внутренней поверхности полого цилиндра 9. В теле корпуса 5 в виде несквозных цилиндрических отверстий выполнены глухие камеры 14, предназначенные для размещения реакционных стаканов 15. Глухие камеры 14 равноудалены от наружной и внутренней цилиндрических поверхностей корпуса 5 и равномерно распределены по окружности корпуса 5. Реакционные стаканы 15 помещаются в глухие камеры 14 через шлюзы в кожухах 1 и 4, закрываемые выполненными из теплоизоляционного материала заглушками 16, одеваемыми на пневмопроводы 17 реакционных стаканов 15. На входе пневмопровода 17 размещен пламегаситель 18, а его выход соединен с пневмопредохранителем 19 преобразователем 20 «абсолютное давление-электрический сигнал» и через вентиль 21 может быть связан с системой вакуумирования и заполнения инертным газом 22. Выход преобразователя 20 соединен со входом системы отображения и регистрации 23.

Устройство работает следующим образом. На регуляторы температуры 7 и 12 подается одинаковое задающее воздействие, соответствующее рабочей температуре корпуса 5, величина которой соответствует условиям проведения эксперимента. Регуляторы температуры 7 и 12 подают питающее напряжение на нагреватели, расположенные на наружных цилиндрических поверхностях корпуса 5 и полого цилиндра 9. В связи с тем, что масса цилиндра 9 намного меньше, чем масса корпуса 5, он нагреется до рабочей температуры за несколько минут и регулятор температуры 12, реализующий пропорционально-интегрально-дифференциальный закон регулирования температуры, начнет поддерживать ее с высокой точностью. При этом значительная часть тепла излучением будет отдаваться корпусу 5, ускоряя его нагрев до рабочей температуры. Кроме того, цилиндр 9 за счет теплопроводности материала и конвекции воздуха внутри цилиндра 9 начнет отдавать тепло являющемуся его продолжением диску 10, который также нагреется до рабочей температуры и в дальнейшем при работе устройства исключит излучение тепла с верхнего торца корпуса 5 и влияние изменений температуры окружающей среды и конвекции воздуха в помещении на температуру реакционных стаканов и, как следствие, на точность измерений.

Равномерно распределенный по наружной поверхности корпуса 5 нагреватель 6 нагревает корпус 5 до рабочей температуры и регулятор температуры 7, реализующий пропорционально-интегрально-дифференциальный закон регулирования, начинает поддерживать заданную температуру с высокой точностью. Одновременным равномерным нагревом внутренней и наружной цилиндрических поверхностей корпуса 5 нагревательными элементами 6 и 11 достигается значительное сокращение времени выхода на рабочий режим и наступления теплового баланса между элементами конструкции. Распределенные по наружным поверхностям цилиндров 5 и 9 нагреватели 6 и 11 обеспечивают равномерное распределение одинаковой температуры по поверхностям, благодаря чему градиент температур в радиальном направлении и по окружности корпуса 5 сведен к минимуму. Наличие незначительного градиента температуры в направлении нижнего торца, обусловленное излучением тепла с нижнего торца корпуса 5, устраняется тем, что цилиндрические глухие камеры 15 не доходят до этой зоны. Выполнение из материала, хорошо отражающего инфракрасное излучение кожуха 4, помещенного с воздушным зазором в наружный кожух 1, снижает количество тепла, отдаваемого кожуху 1 при работе на высоких температурах, обеспечивая безопасность работы оператора, кроме того, снижая величину изменения температуры реакционных стаканов от интенсивности конвекции воздуха в комнате и температуры окружающей среды.

При работе на высоких температурах усиливается влияние конвекции воздуха и температуры окружающей среды на точность измерения абсолютного давления преобразователем 20, что обусловлено повышением его температуры и, как следствие, недостаточностью диапазона термокомпенсатора, выполненного в единой технологии на мембране преобразователя 20 вместе с тензодатчиками. С целью исключения этого влияния осуществляется термостатирование преобразователя 20, которое производится за счет помещения его в термостатированный кожух или путем нанесения на мембрану преобразователя 20 нагревателя, который совместно с имеющимся датчиком температуры подключается к терморегулятору.

Работа на высоких температурах обусловлена расширением в большую сторону диапазона измеряемых и регистрируемых давлений, что, естественно, приводит к снижению точности измерений и повышению требований к уплотнениям реакционных стаканов 15. С целью исключения этих проблем осуществляется вакуумирование реакционных стаканов 15 перед нагревом, что позволяет удалить из них воздух, воду, примеси в воздухе и легкокипящие вещества и растворенные газы из исследуемого продукта. При последующем нагреве реакционных стаканов 15 в них не происходит увеличения давления за счет расширения воздуха, паров воды и примесей, а повышение давления происходит в соответствии с количеством выделенных из исследуемых веществ газов в следствие их нагрева и термодеструкции.

Для проведения исследований термостат устройства нагревается до рабочей температуры без реакционных стаканов 15, но с установленными в шлюзах кожухов 1 и 4 заглушками 16. Тщательно отмытые и подверженные термовакуумной обработке реакционные стаканы 15 заполняются исследуемым веществом и герметично соединяются с пневмопроводами 17. В зависимости от температуры, при которой проводятся испытания, реакционные стаканы 15 либо подвергаются процедуре вакуумирования, либо сразу устанавливаются через шлюзы, в кожухах 1 и 4 в глухие камеры 14, где нагреваются до рабочей температуры.

Вместе со стаканами 15 с исследуемым веществом в термостат помещаются загерметизированные пустые стаканы 15 или стаканы с контрольным веществом, обладающим свойствами, аналогичными с испытываемым веществом, которое перед испытанием находилось в идентичных с исследуемым веществом условиях. При нагреве реакционных стаканов 15, в них пропорционально будет повышаться давление, кроме того, дополнительное повышение давления будет происходить вследствие перехода в газообразное состояние из жидкого (например, вода) или твердого состояния. При достижении в стаканах 15 рабочей температуры начинаются частичная или полная термодеструкция испытываемого вещества и переход части его компонентов в газообразное состояние в соответствии с его термической стойкостью, при этом в соответствии с динамикой и масштабами этого процесса будет подниматься давление в стаканах 15. Сравнивая динамику изменения и величину давления в пустых стаканах 15, в стаканах 15 с контрольным веществом и в стаканах 15 с испытываемым веществом, можно судить как о составе исследуемого вещества, так и о качестве процесса синтеза данного вещества. Информация (пневмосигнал) о величине давления в реакционном стакане 15 через пламегаситель 18 и пневмопровод 17 поступает на преобразователь 20 «абсолютное давление - электрический сигнал» и затем поступает в систему отображения и регистрации 23, в качестве которой обычно используется компьютером. На пневмопроводе установлен также пневмопредохранитель 19, необходимый для сброса давления, когда его величина превышает верхний предел измерения, что исключает возможность выхода из строя преобразователя 20.

Совокупность использованных технических решений в заявленном устройстве позволяет в два раза расширить диапазон рабочих температур, сократить время выхода на режим, время анализа и повысить точность и повторяемость измерений.


Устройство для определения термической стойкости веществ
Устройство для определения термической стойкости веществ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 131-140 of 166 items.
20.01.2018
№218.016.1165

Заряд твердого ракетного топлива

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к имеющим «щеточную» конструкцию зарядам из трубок твердого топлива для стартовых реактивных двигателей с малым временем работы, преимущественно импульсных, используемых в выстрелах к гранатометам, огнеметам и ПТУР. Заряд к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633980
Дата охранного документа: 20.10.2017
10.05.2018
№218.016.48f3

Способ сушки газогенерирующих составов

Изобретение относится к получению газогенерирующих композиций, в частности композиционных порохов, которые могут применяться в пиропатронах различного назначения. Сушка композиционного пороха на основе поливинилбутираля осуществляется в три стадии путем подачи в несколько этапов нагретого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651160
Дата охранного документа: 18.04.2018
18.05.2018
№218.016.5074

Способ получения крупнодисперсного сферического пороха

Изобретение относится к получению сферических порохов для стрелкового оружия и малокалиберной артиллерии. Крупнодисперсный сферический порох получают приготовлением порохового лака, диспергированием его на сферические частицы с последующим удалением из них растворителя. Первоначально в течение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653029
Дата охранного документа: 04.05.2018
29.05.2018
№218.016.5798

Материал имитатора жесткого сгорающего картуза

Изобретение относится к области производства сгорающих материалов (СМ) для жестких сгорающих картузов. Материал имитатора жесткого сгорающего картуза включает связующее поливинилацетат, целлюлозу волокнистой формы со степенью размола 42-48°ШР в качестве армирующего компонента, порошкообразный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654758
Дата охранного документа: 22.05.2018
29.05.2018
№218.016.596e

Способ получения жесткого сгорающего картуза

Изобретение относится к области производства изделий из порошково-волокнистых композиционных энергетических материалов, в том числе профилированных. Способ включает приготовление водной суспензии волокнистых материалов, формование влажного изделия путем осаждения волокон и дисперсных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655315
Дата охранного документа: 25.05.2018
29.05.2018
№218.016.5986

Способ получения сферического высокоплотного пороха

Изобретение относится к получению сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия, малокалиберной артиллерии, в системе ближнего боя. Способ получения высокоплотных СФП включает приготовление порохового лака при перемешивании в водной среде 1,8-2,5 мас.ч. этилацетата и пироксилина с вязкостью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655362
Дата охранного документа: 25.05.2018
09.06.2018
№218.016.5d09

Способ получения сферического пороха

Изобретение относится к производству сферических порохов к патронам стрелкового оружия. Способ предусматривает получение сферического пороха в реакторе с системой обогрева, включающей рубашку реактора, сборник, трубопроводы, в котором на стадиях формирования пороха в качестве теплоносителя в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656011
Дата охранного документа: 30.05.2018
28.07.2018
№218.016.7642

Жесткий сгорающий картуз для метательных зарядов минометных выстрелов

Изобретение относится к производству метательных зарядов (МЗ) в жестких сгорающих картузах (ЖСК). Жесткий сгорающий картуз для метательных зарядов минометных выстрелов подковообразной формы состоит из двух половинок с боковым швом, с полостью между полуоболочками для размещения пороха, с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002662537
Дата охранного документа: 26.07.2018
27.10.2018
№218.016.9721

Способ флегматизации высокоплотного двухосновного сферического пороха

Изобретение относится к производству порохов. Предложен способ флегматизации высокоплотного двухосновного сферического пороха, включающий приготовление 1,5-3,5%-ной водной флегматизирующей эмульсии, приготовление суспензии пороха в реакторе с перемешивающим устройством, введение полученной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002670837
Дата охранного документа: 25.10.2018
16.01.2019
№219.016.affb

Способ оценки качества измельчения нитратов целлюлозы

Изобретение относится к технологии производства нитратов целлюлозы (НЦ), а именно к оценке качества промышленного измельчения пироксилинов на различных измельчительных аппаратах. Способ включает приготовление в двух измерительных цилиндрах водной суспензии измельченного продукта, перемешивание...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677209
Дата охранного документа: 15.01.2019
Showing 131-140 of 211 items.
25.08.2017
№217.015.a159

Способ нанесения защитного покрытия на целлюлозный материал

Изобретение относится к способу получения защитных покрытий на целлюлозных материалах и изделий из них. Способ включает создание на материале слоя подложки и основного защитного покрытия, причем в качестве подложки на поверхность наносится поливинилацетат (ПВА) путем окунания изделия в водную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606608
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a7f9

Способ определения степени замещения метилцеллюлозы ик-спектроскопией

Разработан способ определения степени замещения метилцеллюлозы, основанный на применении приставки НПВО к ИК-спектрометру, не требующий операций пробоподготовки и позволяющий работать непосредственно с веществами в твердом агрегатном состоянии. Образцы, в виде порошков, спектрометрируют в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611381
Дата охранного документа: 21.02.2017
25.08.2017
№217.015.a934

Термостойкий газогенерирующий состав

Изобретение относится к термостойким газогенерирующим составам, применяемым и эксплуатируемым в температурном диапазоне от минус (70±3)°C до плюс (155±5)°C. Газогенерирующий состав содержит окислитель - 1,3,5-тринитро-1,3,5-триазациклогексан или смесь 1,3,5-тринитро-1,3,5-триазациклогексана и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611506
Дата охранного документа: 27.02.2017
25.08.2017
№217.015.b82e

Резиновая смесь для изготовления акустических покрытий

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано в производстве многослойных, перфорированных крупногабаритных звукоизолирующих полимерных покрытий, применение которых обеспечивает снижение уровней первичной и вторичной акустических полей защищаемого объекта,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615378
Дата охранного документа: 04.04.2017
25.08.2017
№217.015.bc57

Наклонно-секционный смеситель

Изобретение предназначено для перемешивания сыпучих материалов в различных отраслях промышленности. Наклонно-секционный смеситель состоит из двух смесительных агрегатов, приемного бункера и двух переходных бункеров, закрепленных на общей раме. Смесительный агрегат разделен на четыре продольных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616062
Дата охранного документа: 12.04.2017
25.08.2017
№217.015.c18a

Обогреваемый пуансон для изготовления сгорающих изделий

Изобретение относится к области производства полимерных композиционных энергетических материалов. Обогреваемый пуансон для изготовления сгорающих изделий включает основание, полость обогрева, входное и выходное отверстия для подачи и отвода пара. Пуансон имеет от 36 до 72 каналов диаметром от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617507
Дата охранного документа: 25.04.2017
25.08.2017
№217.015.c303

Установка для очистки попутного нефтяного и природного газа от серосодержащих соединений

Изобретение относится к газовой и нефтяной промышленности, в частности к установке для очистки и осушки газов от серосодержащих соединений, и может быть использовано при подготовке попутного нефтяного газа и природного газа к потреблению. Установка содержит фильтр для очистки от механических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618009
Дата охранного документа: 02.05.2017
26.08.2017
№217.015.d4b9

Способ сушки сферического пороха

Изобретение относится к способу сушки сферических порохов (СФП), полученных по водно-дисперсионной технологии для стрелкового оружия. Способ сушки сферического пороха включает подачу пороха с графитом через циклон-осадитель в камеру сушки, сушку пороха путем подачи теплоносителя в нижнюю часть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622134
Дата охранного документа: 13.06.2017
26.08.2017
№217.015.d4dd

Способ получения сферического пороха

Изобретение относится к производству сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия и малокалиберной артиллерии. Для получения сферического пороха первоначально в воду вводят поливинилнитрат (ПВН) и при перемешивании дозируют этилацетат. Массу перемешивают с одновременным повышением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622129
Дата охранного документа: 13.06.2017
26.08.2017
№217.015.d509

Способ получения крупнодисперсного сферического пороха

Изобретение относится к производству сферических порохов (СФП), в частности крупнодисперсных. Для получения пороха в воде перемешивают полимерное связующее – пироксилин с условной вязкостью 1,0-8,0°Э и поливинилнитрат (ПВН) с молекулярной массой 400000-200000 у.е., соблюдая соотношение между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622135
Дата охранного документа: 13.06.2017
+ добавить свой РИД