close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 05039

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 5039
(13) C1
(19)
7
(51) B 01J 20/06,
(12)
A 47J 41/02
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
КОМБИНАЦИЯ ГАЗОПОГЛОЩАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ,
ГАЗОПОГЛОЩАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩИЙ
КОЖУХ
(21) Номер заявки: 960723
(22) 1996.08.06
(31) MI95A001755 (32) 1995.08.07 (33) IT
(46) 2003.03.30
(71) Заявитель: САЕС ГЕТТЕРС С.п.А. (IT)
(72) Авторы: МАНИНИ, Паоло; БОФФИТО, Клаудио (IT)
(73) Патентообладатель: САЕС ГЕТТЕРС
С.п.А. (IT)
BY 5039 C1
(57)
1. Комбинация газопоглощающих материалов, содержащая:
смесь MO/Pd оксида металла (МО), выбранного из группы, включающей Сo3О4, CuO и
их смесь, и до 2 мас. % металлического палладия;
влагопоглощающий материал с давлением водяных паров 1 Па при комнатной температуре.
2. Комбинация по п. 1, отличающаяся тем, что смесь MO/Pd используют в форме порошка с размером частиц менее 500 мкм.
3. Комбинация по п. 2, отличающаяся тем, что смесь MO/Pd используют в форме порошка с размером частиц между 1 и 200 мкм.
4. Комбинация по п. 1, отличающаяся тем, что влагопоглощающий материал выбирают из группы оксидов кальция, стронция, бария и фосфора или их комбинаций.
5. Комбинация по п. 1, отличающаяся тем, что влагопоглощающий материал имеет
размер частиц приблизительно от 50 до 500 мкм.
6. Комбинация по п. 4, отличающаяся тем, что к влагопоглощающему материалу добавляют порошковый оксид алюминия.
7. Комбинация по п. 4, отличающаяся тем, что влагопоглощающим материалом является оксид бария.
8. Комбинация по п. 4, отличающаяся тем, что влагопоглощающим материалом является оксид кальция.
Фиг. 1
BY 5039 C1
9. Комбинация по п. 1, отличающаяся тем, что массовое соотношение между смесью
MO/Pd и влагопоглощающим материалом составляет приблизительно от 5:1 до 1:20.
10. Комбинация по п. 9, отличающаяся тем, что массовое соотношение между смесью MO/Pd и влагопоглощающим материалом составляет от 1:1 до 1:5.
11. Комбинация по п. 9, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит барийлитиевый сплав.
12. Комбинация по п. 11, отличающаяся тем, что барий-литиевый сплав имеет размер
частиц менее чем приблизительно 500 мкм.
13. Комбинация по п. 12, отличающаяся тем, что барий-литиевый сплав имеет размер
частиц менее 150 мкм.
14. Комбинация по п. 11, отличающаяся тем, что барий-литиевым сплавом является
BaLi4.
15. Комбинация по п. 11, отличающаяся тем, что массовое соотношение между смесью MO/Pd и барий-литиевым сплавом составляет приблизительно от 10:1 до 1:5.
16. Комбинация по п. 15, отличающаяся тем, что массовое соотношение между смесью MO/Pd и барий-литиевым сплавом составляет приблизительно от 5:1 до 1:5.
17. Комбинация по п. 11, отличающаяся тем, что массовое соотношение между влагопоглощающим материалом и барий-литиевым сплавом составляет приблизительно от
50:1 до 1:5.
18. Комбинация по п. 17, отличающаяся тем, что массовое соотношение между влагопоглощающим материалом и барий-литиевым сплавом составляет приблизительно от
20:1 до 1:1.
19. Газопоглощающее устройство, содержащее:
смесь MO/Pd оксида металла (МО), выбранного из группы, включающей Сo3О4, CuO и
их смесь, и до 2 мас. % металлического палладия;
влагопоглощающий материал с давлением водяных паров 1 Па при комнатной температуре,
и имеющее в прямом контакте с внешней средой только влагопоглощающий материал.
20. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что оно выполнено в форме открытого
вверх держателя (11), выполненного из газонепроницаемого материала, и содержит в порядке перечисления со дна до открытого верхнего конца самого держателя:
слой (12) смеси MO/Pd;
слой (13) влагопоглощающего материала.
21. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что верхняя кромка (14) держателя (11)
отогнута внутрь.
22. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что верхняя кромка (15) держателя (11)
не отогнута внутрь.
23. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что держатель выполнен из металла, выбранного из группы, включающей нержавеющую сталь и алюминий.
24. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что два различных газопоглощающих
материала разделены механическими сепараторами, обеспечивающими свободный проход
газов сквозь них.
25. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит слой
сплава на основе бария и лития.
26. Устройство по п. 25, отличающееся тем, что оно выполнено в форме открытого
вверх держателя (21), из газонепроницаемого материала и содержит в порядке перечисления со дна до открытого верхнего конца самого держателя:
слой (22) смеси MO/Pd;
первый слой (23) влагопоглощающего материала;
слой (24) барий-литиевого сплава;
второй слой (25) влагопоглощающего материала.
2
BY 5039 C1
27. Устройство по п. 26, отличающееся тем, что верхняя кромка (26) держателя (21)
отогнута внутрь.
28. Устройство по п. 26, отличающееся тем, что верхняя кромка держателя (21) не
отогнута внутрь.
29. Устройство по п. 25, отличающееся тем, что оно содержит:
первый держатель (31), открытый вверх и выполненный из газонепроницаемого материала;
слой 33 смеси MO/Pd, расположенный на дне первого держателя;
второй держатель (32), открытый вверх и установленный над слоем (33) так, что высота второго держателя, сложенная с высотой слоя (33), меньше чем высота первого держателя, измеренная по внутренней его стороне;
барий-литиевый сплав (34) внутри второго держателя;
влагопоглощающий материал (35), расположенный в первом держателе (31) так, чтобы полностью покрыть второй держатель (32) и слой (33) смеси MO/Pd.
30. Устройство по п. 29, отличающееся тем, что верхняя кромка (37) первого держателя (31) отогнута внутрь.
31. Устройство по п. 29, отличающееся тем, что верхняя кромка первого держателя
(31) не отогнута внутрь.
32. Устройство по п. 29, отличающееся тем, что первый держатель (31) выполнен из
алюминия, а второй держатель (32) - из нержавеющей стали.
33. Устройство по п. 29, отличающееся тем, что поверх слоя (35) влагопоглощающего
материала установлен механический удерживающий материал.
34. Теплоизолирующий кожух, выполненный, по меньшей мере частично, из пластмассы, содержащий:
смесь MO/Pd оксида металла (МО), выбранного из группы, включающей Сo3О4, CuO и
их смесь, и до 2 мас. % металлического палладия;
влагопоглощающий материал с давлением водяных паров 1 Па при комнатной температуре.
35. Кожух по п. 34, отличающийся тем, что он дополнительно содержит сплав на основе бария и лития.
(56)
US 5408832 A, 1995.
WO 94/18876 A2.
US 5312606 A, 1994.
US 5312607 A, 1994.
Настоящее изобретение относится к новой комбинации газопоглощающих материалов
(геттеров) и газопоглощающему устройству для их удержания. Более конкретно, настоящее изобретение относится к комбинации газопоглощающих веществ, пригодных для
поддержания вакуума в устройствах, которые нельзя нагревать выше, чем до температуры
приблизительно 200 °С.
Было обнаружено, что газопоглощающие материалы особо необходимы во всех отраслях и применениях, где необходимо поддерживать вакуум.
Еще несколько лет назад во всех устройствах, для работы которых требуется вакуум,
стенки, предназначенные для удержания вакуума, выполнялись из металла или стекла.
Откачанные объемы, определенные металлическими стенками, применяются, например, в
"термосах" или сосудах Дьюара, в теплоизолированных трубах для транспортировки
криогенных сред или в научных приборах, например, ускорителях элементарных частиц.
Откачанные объемы, определенные стеклянными стенками, используются, например, в
3
BY 5039 C1
электронно-лучевых трубках телевизионных приемников или компьютерных дисплеев и в
лампах. Во всех этих случаях газопоглощающий материал в неактивном состоянии вводится в устройство до его герметизации, и затем после герметизации устройства геттер
активируется путем нагрева извне электромагнитными волнами радиодиапазона. Активированный геттер поглощает последние следы газов, еще присутствующие в устройстве, и
осуществляет сорбцию тех газов, которые через различные механизмы попадают в откачанный объем в течение срока службы самого устройства. Минимальная температура, необходимая для обычных газопоглощающих материалов для активизации составляет
порядка 350-400 °С, а в некоторых случаях может достигаться температура около 900 °С.
К газопоглощающим материалам такого типа относятся, например, сплавы на основе циркония или титана.
Однако в последние годы использование вакуума в промышленной области распространилось на откачанные устройства выполненные, по крайней мере частично, из пластмасс, которые нельзя нагревать до температуры более примерно 200 °С. К ним относятся,
например, теплоизолирующие кожухи под вакуумом, в которых пластмассы могут использоваться для формирования стенок или заполнителя, или и того и другого. Заполняющие материалы (далее по тексту - "заполнители") обычно имеют форму волокон,
порошка или пены и применяются в кожухах для поддержания их формы. Типичным
примером таких кожухов являются вакуумированные панели, которые используются в основном в производстве холодильников. Корпуса этих панелей изготавливают из ламинированной фольги пластик-металл и герметизируются по кромкам с помощью термообработки
через контакт пластик-пластик. Герметизации через контакт металла с металлом избегают,
чтобы разрушить тепловой мост между двумя гранями панели. Пластмассы нельзя нагревать до температур выше, чем приблизительно 200 °С, во избежание угрозы их химической и механической стабильности. Поэтому обычные газопоглощающие материалы
неадекватны для такого типа использования. В результате появился спрос на газопоглощающие материалы с низкой температурой активации или, что еще лучше, не требующие
тепловой активации.
В международной заявке на патент WO 94/18876 раскрывается применение в комбинации оксида благородного металла, в частности оксида палладия (PdO), и влагопоглощающего
материала, например оксида бария (ВаО), для поддержания вакуума в вакуумированных кожухах сосудов Дьюара, термосах и пр. Однако оксид палладия через реакцию с водородом
восстанавливается в металлический палладий в форме тонкодисперсного порошка, имеющего свойство самовоспламенения. Следовательно, применение такой комбинации материалов не рекомендуется по соображениям безопасности.
В патентах США 5.312.606 и 5.312.607 того же заявителя раскрывается семейство
сплавов на основе бария и лития с добавкой других элементов, таких как алюминий или
щелочноземельных элементов. Эти сплавы являются единственными известными газопоглощающими материалами, способными поглощать практически все газы при комнатной
температуре и не требующие тепловой активации. Конкретное применение этих материалов раскрыто, например, в патенте США 5.408.832 и в международной заявке на патент
WO 96/01966. В частности, предпочтительным сплавом является сплав BaLi4. Для того,
чтобы обеспечить способность этого сплава поглощать азот, который может выделяться
при сорбции водяных паров, в патенте США 5.408.832 раскрывается применение BaLi4 в
комбиции с влагопоглощающим материалом, таким как оксид бария.
Такая комбинация материалов дает очень хорошие результаты в отношении удаления
O2, N2 и Н2O, удаляя основные атмосферные газы из газовой среды внутри кожухов. Однако газовый состав внутри этих кожухов зависит в основном от дегазации материалов, из
которых они выполнены. В частности, заполнители, которым придается форма порошка,
пены или ваты, приобретают огромную удельную поверхность. Основными газами, присутствующими в кожухах, выполненных из пластика, являются СО и СO2 при полимерном
4
BY 5039 C1
заполнителе и Н2 при заполнителе из, например, стекловаты. Количество этих газов может
оказаться важным в основном на этапах термообработки в процессе производства кожухов, например при производстве холодильников, где вакуумные изолирующие панели
крепят к стенкам холодильника с помощью полимерной пены, обычно полиуретана, получаемого в результате реакции соответствующих химических веществ в реакции пенообразования in situ (на месте), во время которой в течение нескольких минут температура
может достигать 100 °С.
Другим важнейшим источником газовой атмосферы внутри панелей являются органические соединения, т.е. углеводороды или замещенные углеводороды, в которых водород
может быть замещен полностью или частично атомами галогенов. Соединения, в которых
водород полностью замещен атомами галогена, известны как CFC* и уже несколько десятилетий используются в производстве теплоизолирующих панелей для холодильников.
Было обнаружено, что эти газы вызывают эффект уничтожения озона и их производство
было прекращено. Однако в настоящее время изучается возможность утилизации старых
панелей, содержащих CFC, путем их перемалывания в порошок полимерной пены, которую они содержат, и использования этого порошка в новых панелях. Таким образом, во
вновь изготовленные панели могут попасть небольшие количества CFC. Частично галогензамещенные углеводороды обычно называют HCFC и углеводороды заменили CFC в
этой области, найдя применение в качестве пенообразующих агентов как в производстве
панелей, так и на этапе крепления панелей к холодильнику с помощью пены, аналогичной
находящейся внутри панелей. Важнейшими газами в этом случае являются циклопентан
С5Н10 и 1,1-дихлоро-1-фтороэтан, CI2FCCH3. Последний из упомянутых газов известен
в отрасли как 141-b. Эти последние из упомянутых газов могут попасть в панели через
кромки в зоне, где ламинированная фольга пластик-металл, из которой изготовлен корпус
панели, соединяется спаиванием пластика с пластиком. Это приводит к повышению давления внутри панели и ухудшению ее теплоизолирующих свойств.
Вышеописанная комбинация ВаО/ВаLi4 может поглощать СО, СO2 и, особенно Н2, но
с относительно низкой скоростью. Кроме того, известно, что газопоглощающие материалы по прототипу не способны поглощать органические соединения.
Таким образом, целью настоящего изобретения является создание комбинации газопоглощающих материалов с улучшенными сорбционными свойствами в отношении СО, СO2
и Н2 и способных абсорбировать органические соединения, которая не требует тепловой
активации и, следовательно, применима в устройствах, где по меньшей мере один компонент не может нагреваться выше, чем до 200 °С.
Другой целью настоящего изобретения является создание устройства для использования этой комбинации газопоглощающих материалов.
Согласно настоящему изобретению, эти и другие цели достигаются с помощью комбинации газопоглощающих материалов, состоящей из:
смеси оксида переходного металла, выбранного из группы оксид кобальта, оксид меди
или их комбинации, и металлического палладия, содержащей до 2 вес. % металлического
палладия;
влагопоглощающего материала с давлением водяных паров ниже 1 Па при комнатной
температуре.
Несмотря на то, что существуют различные оксиды кобальта в соответствии с окислительным числом металла, единственным оксидом, применимым в настоящем изобретении
является оксид, имеющий эмпирическую формулу Со3О4, где кобальт одновременно присутствует в окисленном состоянии II и в окисленном состоянии III; в нижеследующем
описании и формуле изобретения под оксидом кобальта будет иметься в виду именно это
соединение. То же относится и к оксиду меди - в нижеследующем описании и формуле
изобретения под оксидом меди будет иметься в виду соединение CuO, где медь присутствует в окисленном состоянии II. Кроме того, далее по тексту сокращение МО будет ис5
BY 5039 C1
пользоваться для обозначения в общем одного из двух оксидов переходных металлов или
их комбинацию, а сокращение МО/Рd - для обозначения смеси МО и металлического палладия. Свойства этих оксидов уже известны, например, VII из статьи Белоусова и др. Украинский химический журнал. - 1986. - Т. 52. - № 8, но только в отношении сорбции
водорода.
При получении оксида переходного металла к последнему дабавляется металлический
палладий в таком количестве, чтобы получить конечную смесь, содержащую до приблизительно 2 вес. % смеси MO/Pd. Палладий может подвергаться соосаждению с оксидом
переходного металла путем введения в него материнского раствора в форме растворимой
соли, например PdCI2 альтернативно, палладий можно осаждать из раствора на гранулы
оксида переходного металла, сформированного ранее. Оксид переходного металла используется в форме порошка, образованного частицами с размером менее 500 мкм, предпочтительно от 1 до 200 мкм.
Влагопоглощающий материал можно выбрать из химических влагопоглотителей; эти
известные материалы необратимо фиксируют воду через химическую реакцию. Подходящими для данной цели являются химические осушители с давлением паров H2O менее 1 Па
при комнатной температуре, описанные в патенте США 5.408.832 того же заявителя. Например, оксиды кальция, стронция, бария и фосфора или их комбинации считаются пригодными для целей настоящего изобретения. Использование оксида бария или оксида
кальция является особенно предпочтительным. Влагопоглощающий материал применяется предпочтительно в форме порошка с размером частиц между приблизительно 50 и 500
мкм. При увеличении размера частиц происходит существенное уменьшение площади поверхности порошка, тогда как при уменьшении размеров частиц существует риск, что изза сорбции влаги порошки чрезмерно уплотнятся, препятствуя проходу газов через порошки. Для того, чтобы устранить проблему уплотнения увлажненных порошков можно
добавить во влагопоглощающий материал инертный материал, например окись алюминия,
как описано в упомянутой международной заявке на патент WО 96/1966.
Весовое отношение материалов комбинации по настоящему изобретению может меняться в широких пределах в зависимости от типа применения, для которого они предназначены, и, в частности, от газовой смеси, которую следует сорбировать. Однако в общем
весовое отношение между MO/Pd и влагопоглощающим материалом может меняться от
приблизительно 5:1 до приблизительно 1:20 и предпочтительно от 1:1 до 1:5.
Если для конкретной задачи предполагается, что вакуум, первоначально присутствующий в кожухе, может нарушаться также из-за попадания атмосферных газов, таких
как O2 и N2, к описанной выше комбинации МО/Pd с влагопоглотителем можно добавить
также барий-литиевые сплавы, которые описаны среди прочих в патентах США 5.312.606
и 5.312.607,упомянутых выше, и в которых подробно описаны порядок приготовления и
свойства этих сплавов. Барий-литиевые сплавы предпочтительно используются в виде порошка с размером частиц менее приблизительно 500 мкм и предпочтительно менее приблизительно 150 мкм, для того, чтобы получить большую площадь поверхности. Порошок
также можно слегка уплотнить, как указано в приведенной заявке WО 96/01966. Предпочтительным сплавом является композиция ВаLi4, упомянутая выше.
Барий-литиевый сплав и оксиды кобальта и меди взаимно реагируют и поэтому их
следует держать раздельно, чтобы не изменились характеристики газопоглощающей комбинации.
Весовые отношения между барий-литиевым сплавом и другими компонентами комбинации по настоящему изобретению могут меняться в широких пределах. Весовое отношение между смесью МО/Pd и барий-литиевым сплавом может меняться в целом от 10:1 до
1:5 и предпочтительно от 5:1 до 1:2. Весовое отношение между влагопоглощающим материалом и барий-литиевым сплавом может меняться приблизительно от 50:1 до 1:5 и предпочтительно между 20:1 и 1:1.
6
BY 5039 C1
Второй аспект настоящего изобретения относится к газопоглощающему устройству,
содержащему вышеописанную комбинацию материалов. В описании изобретения имеются ссылки на прилагаемые чертежи, где:
фиг. 1 - возможный вариант газопоглощающего устройства по настоящему изобретению;
фиг. 1а - возможный альтернативный вариант газопоглощающего устройства по настоящему изобретению;
фиг. 2 - возможный вариант газопоглощающего устройства по настоящему изобретению при использовании трехкомпонентной смеси - МО/Рd, влагопоглощающего материала и барий-литиевого сплава;
фиг. 3 - предпочтительный вариант газопоглощающего устройства по настоящему
изобретению при использовании трехкомпонентной смеси - MO/Pd, влагопоглощающего
материала и барий-литиевого сплава;
фиг. 4 - график сорбции смеси газов газопоглощающим устройством, содержащим
комбинацию материалов по настоящему изобретению в сравнении с сорбцией той же газовой смеси газопоглощающим устройством-прототипом;
фиг. 5 - график сорбции смеси газов газопоглощающим устройством, содержащим
комбинацию материалов по настоящему изобретению, включая дополнительно барийлитиевый сплав;
фиг. 6 - сравнение сорбции двуокиси углерода (СО2) газопоглощающим устройством,
содержащим комбинацию материалов по настоящему изобретению, включая барийлитиевый сплав, и газопоглощающим устройством-прототипом;
фиг. 7 - график сорбции циклопентана газопоглощающим устройством, содержащим
комбинацию материалов по настоящему изобретению;
фиг. 8 - график сорбции газообразных HCFC газопоглощающим устройством, содержащим комбинацию материалов по настоящему изобретению;
фиг. 9 - график сорбции газообразных CFC газопоглощающим устройством, содержащим комбинацию материалов по настоящему изобретению;
фиг. 10 - график сорбции азота газопоглощающим устройством, содержащим комбинацию материалов по настоящему изобретению, включая барий-литиевый сплав, после
абсорбции циклопентана.
Комбинация газопоглощающих материалов по настоящему изобретению предпочтительно используется путем помещения ее в контейнер для получения компактного и легкого в обращении газопоглощающего устройства. Контейнер предпочтительно выполняется
из газонепроницаемого материала и имеет отверстие такого размера, чтобы газы имели
доступ к различным газопоглощающим материалам в соответствии с определенным порядком, поскольку было обнаружено, что водяной пар ухудшает свойства смеси MO/Pd.
Контейнер в целом выполнен из металлов, непроницаемых для газов. Предпочтительными металлами являются алюминий, который легок и легко поддается обработке при невысокой себестоимости, и нержавеющая сталь, если необходима повышенная механическая
прочность, главным образом, для автоматических манипуляций газопоглощающего устройства.
Возможный вариант показан на фиг. 1, где газопоглощающее устройство 10 по настоящему изобретению содержит держатель 11, выполненный из алюминия, нижнюю
часть 12, содержащую слой смеси MO/Pd, и верхнюю часть 13, содержащую слой влагопоглощающего материала. Эти материалы могут вводиться в держатель различными способами, например засыпанием порошка в держатель и легким уплотнением его или
введением в держатель заранее сформированных брикетов. В обоих случаях на границе
между слоями различных материалов можно устанавливать элементы для механического
разделения, которые обеспечивают легкий проход газов, например сеток из пластмассы,
сит, дисков из пористого материала (не показаны). Эти элементы способствуют удержа7
BY 5039 C1
нию материалов в разделенном друг от друга состоянии и задерживают фрагменты материала, которые могут образоваться в результате ударов или, например, набухания материала из-за сорбции газов. Наконец, верхняя кромка держателя 11 слегка отогнута внутрь,
образуя удерживающий элемент 14, который удерживает структуру газопоглотителя в
требуемом положении.
В другом возможном варианте верхняя кромка держателя не отогнута внутрь. Этот
вариант является предпочтительным, когда газопоглощающее устройство предназначено
для использования там, где заполнителем является вспененный полимер, например полиуретан. В этом случае прямая верхняя кромка выполняет функцию резака и облегчает установку устройства в панель из вспененного материала, главным образом, при автоматизированном производстве. Этот вариант показан на фиг. 1а, где детали устройства
обозначены теми же позициями, что и на фиг. 1, однако позицией 15 обозначена неотогнутая верхняя кромка.
Если применяется трехэлементная комбинация материалов, содержащая также барийлитиевый сплав, при изготовлении устройства следует учитывать, что эти сплавы могут
вступать в реакцию со смесью МО/Pd, и поэтому эти материалы следует держать раздельно. Кроме того, барий-литиевые сплавы, как и смесь MO/Pd, чувствительны к воде, поэтому их следует оберегать от нее. Для выполнения этих условий возможны различные
конструкции газопоглощающего устройства. В простейшем варианте, показанном на
фиг. 2, используется устройство 20, содержащее держатель 21, включающий внутри, снизу вверх, слой 22 смеси MO/Pd, слой 23 влагопоглощающего материала, слой 24 барийлитиевого сплава и, наконец, в контакте с окружающей средой второй слой 25 влагопоглощающего материала. Как и в устройстве по фиг. 1, верхняя кромка держателя 21 может
быть отогнута внутрь, определяя тем самым удерживающий элемент 26, который удерживает слои различных материалов в заданном положении. Альтернативно, верхняя кромка
держателя может быть неотогнутой, как и на фиг. 1а (не показано). Слои материала с 22
по 25 могут вводиться в держатель либо в форме свободно текущих порошков, где они
могут слегка прессоваться для увеличения механической стабильности слоя, либо брикеты материала могут готовиться отдельно, для последующего введения в контейнер 21. В
обоих случаях можно разделять различные слои с помощью механических сепараторов,
например полимерных сит и т.п., не показанных на чертежах, например описанных со
ссылками на фиг. 1.
Предпочтительный вариант газопоглощающего устройства, также содержащий барийлитиевый сплав, показан на фиг. 3. В этом случае газопоглощающее устройство 30 содержит первый держатель 31, выполненный из нержавеющей стали или алюминия, имеющий
на дне слой или брикет 33 порошковой смеси MO/Pd; второй держатель 32, выполненный
из нержавеющей стали, помещен над слоем 33 и заполнен барий-литиевым сплавом 34.
Затем узел, образованный порошковой смесью МО/Pd 33, держателем 32 и порошковым
барий-литиевым сплавом, покрывается порошком влагопоглощающего материала 35. На
верхнем участке порошка 35, открытого вовне, предпочтительно установлен механический удерживающий элемент, обеспечивающий легкий проход газов, например, полимерная сетка или сито 36. Как и в конструкции по фиг. 1, такие полимерные сита могут
устанавливаться поверх слоя MO/Pd и поверх порошка барий-литиевого сплава во избежание перемешивания порошков и для повышения механической стабильности полученной конструкции (эти дополнительные полимерные сита на чертежах не показаны).
Наконец, верхняя кромка держателя может быть слегка загнута вовнутрь, образуя тем самым удерживающий элемент 37 для удержания полученной газопоглощающей структуры
в нужном положении, или верхняя кромка может быть выполнена прямой, чтобы облегчить введение устройства в панели из вспененного полимера, как показано на фиг. 1а (эта
последняя возможность на чертежах не показана).
8
BY 5039 C1
Цели и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны специалистам из
нижеследующих примеров, которые приводятся исключительно в иллюстративных целях
и потому не ограничивают объем настоящего изобретения.
Пример 1.
Данный пример относится к приготовлению газопоглощающего устройства по настоящему изобретению.
1 г Смеси Co3O4/Pd, содержащей 10 мг Pd, помещают на дно цилиндрического держателя из нержавеющей стали диаметром 28 мм и высотой 4 мм и слегка прессуют, а поверх
полученного таким образом слоя Со3О4/Рd устанавливается сито из полимерного материала для удержания порошка в требуемом положении. Поверх первого слоя в держатель
вводят 4,5 г ВаО и слегка прессуют. Наконец, верхнюю кромку держателя деформируют
путем отгибания вовнутрь так, чтобы удерживать оба слоя в их исходной конфигурации,
получая тем самым устройство, соответствующее показанному на фиг. 1.
Пример 2.
Данный пример относится ко второму газопоглощающему устройству по настоящему
изобретению, содержащему помимо смеси МО/Рd и влагопоглощающего материала барий-литиевый сплав.
1 г Смеси CO3O4/Pd, содержащей 10 мг Pd, помещают на дно цилиндрического держателя из нержавеющей стали диаметром 28 мм и высотой 6 мм и слегка прессуют, а поверх
полученного таким образом слоя Co3O4/Pd устанавливается сито из полимерного материала для удержания порошка в требуемом положении. Второй цилиндрический стальной
держатель диаметром 15 мм и высотой 3 мм изготавливают отдельно и заполняют 0,25 г
сплава ВаLi4, слегка прессуют его и накрывают ситом из полимерного материала. Держатель сплава BaLi4 вставляют в первый держатель поверх сита, удерживающего на месте
смесь CO3O4/Pd. Затем в первый держатель насыпают 4 г порошкового ВаО до полного
покрытия и смеси CO3O/Pd и держателя со сплавом BaLi4. Затем порошок ВаО выравнивают, слегка прессуют и накрывают ситом из полимерного материала для удержания на
месте. Наконец, верхнюю кромку держателя деформируют путем отгибания вовнутрь так,
чтобы удерживать оба слоя в их исходной конфигурации, получая тем самым устройство,
соответствующее показанному на фиг. 3.
Пример 3.
Данный пример относится к тестированию сорбции газа газопоглощающим устройством по примеру 1.
Устройство по примеру 1 помещено в измерительную камеру объемом в 1,5 л, которая
соединена с манометром и через блокирующие клапаны с впускным и выпускным трубопроводами. В измерительную камеру вводилась газовая смесь, содержащая 50 % СО и
50 % H2 и имитирующая возможную газовую среду в пластмассовом кожухе, содержащем
фильтр, пока давление общее давление в камере не достигало 0,32 мбар. Наконец, камеру
закрывали и отслеживали изменение давления (мбар) как функцию времени (мин). Результат теста, проводившегося при комнатной температуре, показан на фиг. 4 как кривая I.
Пример 4 (сравнительный).
Повторялся тест по примеру 3, но с использованием газопоглощающего устройства,
являющегося прототипом настоящего изобретения. Сравниваемое газопоглощающее устройство имеет конструкцию, подобную показанной на фиг. 1, но содержит 0,25 г ВаLi4 и
4,5 г ВаО. Результат показан на фиг. 4 как кривая 2.
Пример 5.
Данный пример относится к тестированию сорбции газа газопоглощающим устройством по примеру 2.
Повторялся тест по примеру 3, за исключением того, что в камеру вводилась газовая
смесь, содержащая 33,3 % СО, 33,63 % H2 и 33,3 % N2. Изменение давления как функцию
времени отслеживали в присутствии устройства по примеру 2. Результаты теста показаны
9
BY 5039 C1
на фиг. 5 как кривая 3, показывая общее давление в камере (мбар) как функцию времени
(мин).
Пример 6.
Данный пример относится к тестированию сорбции газа газопоглощающим устройством подобным показанному в примере 1, но в котором вместо ВаО используется СаО.
Газопоглощающее устройство, содержащее 2 г СаО, 1 г Со3О4 и 10 мг Рd, вводилось в
измерительную камеру, подобную описанной в примере 3, общим объемом 0,74 л. Камера
вакуумировалась до давления 1,33·10-5 мбар. Затем в камеру вводился СО2, пока давление
не достигло величины 0,86 мбар и отслеживалось изменение давления (мбар) как функция
времени (мин). Результат этого теста показан на фиг. 6 как кривая 4.
Пример 7 (сравнительный).
Повторялся тест по примеру 6, но с использованием устройства-прототипа по примеру 4.
Результат теста показан на фиг. 6 как кривая 5.
Пример 8.
Данный пример относится к тестированию сорбции газа газопоглощающим устройством по примеру 2.
Повторялся тест по примеру 3, за исключением того, что в камеру в качестве испытательного газа вводился циклопентан. Изменение давления в камере отслеживалось как
функция времени в присутствии устройства по примеру 2. Результат теста показан на
фиг. 7 в форме кривой 6, как давление (мбар) как функция времени (мин).
Пример 9.
Этот пример относится к тестированию сорбции газа газопоглощающим устройством
по примеру 1.
Повторялся тест по примеру 3, за исключением того, что в измерительную камеру вводился газ 141-b. Изменение давления в камере отслеживалось как функция времени в присутствии устройства по примеру 1. Результат теста показан на фиг. 8 в форме кривой 7,
как давление (мбар) как функция времени (мин).
Пример 10.
Этот пример относится к тестированию сорбции газа газопоглощающим устройством
по примеру 1.
Повторялся тест по примеру 3, за исключением того, что в измерительную камеру
вводился газ CFC, известный как CFC-II. Изменение давления в камере отслеживалось как
функция времени в присутствии устройства по примеру 1. Результат теста показан на
фиг. 9 в форме кривой 8, как давление (мбар) как функция времени (мин).
Пример 11.
Этот пример относится к тестированию сорбции газа газопоглощающим устройством
по примеру 2.
После завершения примера 8 в камеру вводился азот до достижения давления приблизительно 1,45 мбар. Камера закрывалась и изменение давления (мбар) отслеживалось как
функция времени (мин). Результат этого теста показан на фиг. 10 как кривая 9.
Результаты примеров 3-10 четко показывают, что комбинация материалов по настоящему изобретению эффективно абсорбируют все газы, которые могут попасть в теплоизолирующие кожухи и, в частности, в панели холодильников во время их работы. В
частности, видно, что такие газы, как водород и монооксид углерода, абсорбируются за
несколько минут, тогда как газопоглощающие устройства прототипа с низкой температурой
активации требовали большего времени. Кроме того, видно, что комбинации по настоящему изобретению неожиданно оказались способными сорбировать органические газы от
углеводородов до полностью галогензамещенных углеводородов, CFC через промежуточные HCFC. Наконец, результаты тестов показывают, что сорбция азота, представляющего
атмосферные газы, не ухудшается предшествующей (или, при работе, одновременной) абсорбцией органических газов. Комбинации материалов по настоящему изобретению и
10
BY 5039 C1
устройства, содержащие их, являются, таким образом, надежным решением проблемы
поддержания требуемой степени вакуума внутри теплоизолирующего кожуха, которые не
могут выдерживать температуры выше 150 °С и которые работают при комнатных температурах.
Фиг. 1а
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
Фиг. 6
11
BY 5039 C1
Фиг. 7
Фиг. 8
Фиг. 9
Фиг. 10
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
12
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
192 Кб
Теги
05039, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа