Комбінація газопоглинальних матеріалів, газопоглинальний пристрій і теплоізолювальний кожух
Текст
1. Комбинация газопоглощающих материалов, содержащая оксид металла (МО) и влагопоглощающий материал с давлением водяных паров 1 Па при комнатной температуре, отличающаяся тем, что в качестве оксида (МО) она содержит СО3О4 и/или СиО с содержанием до 2 мае % металлического палладия 2. Комбинация по п. 1, отличающаяся тем, что смесь МО/Pel представляет собой порошок с раз мером частиц менее 500 мкм. 3. Комбинация по п. 2, отличающаяся тем, что смесь MO/Pd представляет собой порошок с раз мером частиц между 1 и 200 мкм, 4. Комбинация по п. 1, отличающаяся тем, что влагопоглощающий материал выбран из группы оксидов кальция, стронция, бария и фосфора или их комбинаций 5. Комбинация по п. 1, отличающаяся тем, что влагопотощающий материал имеет размер час тиц от 50 до 500 мкм. 6. Комбинация по п. 4, отличающаяся тем, что к вл аго поглощающему материалу добавлена по рошковая окись 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. 9. Комбинация по п 1, отличающаяся тем, что массовое соотношение между смесью MO/Pd и влагопоглощающим материалом составляет от 5:1 до 1:20. 10. Комбинация по п. 9, отличающаяся тем, что массовое соотношение между смесью MO/Pd с влагопоглощающим материалом составляет от 1:1 до 1:5. 11 Комбинация по п. 9, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит барий-литиевый сплав 12 Комбинация по п 11, отличающаяся тем, что барий-литиевый сплав имеет размер частиц ме нее 500 мкм 13. Комбинация по п. 12, отличающаяся тем, что барий-литиевый сплав имеет размер частиц ме нее 150 мкм. 14. Комбинация по п. 11, отличающаяся тем, что барий-литиевым сплавом является Ваі-'ц. 15. Комбинация по п. 11, отличающаяся тем, что массовое соотношение между смесью MO/Pd и барий-литиевым сплавом составляет 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 от 5:1 до 15. 17 Комбинация по п 11, отличающаяся тем, что массовое соотношение между влагопоглощающим материалом и барий-литиевым сплавом состав ляет от 50:1 до 1:5. 18. Комбинация по п. 17, отличающаяся тем, что массовое соотношение между влагопоглощающим материалом и барий-литиевым сплавом состав ляет от 20:1 до 1:1. 19. Газопоглощающее устройство, содержащее оксид металла (МО) и влагопоглощающий мате риал, имеющий давление водяного пара менее 1 Па при комнатной температуре, отличающееся тем, что в качестве оксида металла (МО) оно со держит С03О4 и/или СиО с содержанием до 2 мае. % металлического палладия, причем только влагопоглощающий материал находится в прямом контакте с внешней средой 20. Газопоглощающее устройство по п. 19, отли чающееся тем, что оно выполнено в форме от крытого вверх держателя, выполненного из газо непроницаемого материала, и содержит в порядке перечисления со дна до открытого верхнего конца самого держателя:слой смеси MO/Pd, слой влагопоглощающего материала. 21 Газопоглощающее устройство no n 20, отличающееся тем, что верхняя кромка держателя отогнута внутрь. 22. Газопоглощающее устройство по п. 20, отли О О) см о 00 см ф 28029 чающееся тем, что верхняя кромка держателя прямая 23. Газопоглощающее устройство по п 20, отличающееся тем, что держатель выполнен из металла, выбранного из группы нержавеющая сталь и алюминий. 24 Газопоглощающее устройство по п. 20, отличающееся тем, что два различных газопоглощающих материала разделены механическими сепараторами, обеспечивающими свободный проход газов сквозь них. 25. Газопоглощающее устройство по п. 19, отли чающееся тем, что оно дополнительно содержит сплав на основе бария и лития. 26. Газопоглощающее устройство по п. 25, отли чающееся тем, что оно выполнено в форме от крытого вверх держателя из газонепроницаемого материала и содержит в порядке перечисления со дна до открытого верхнего конца самого держате ля слой смеси MO/Pd, первый слой влагопоглощающего материала, слой барий-литиевого сплавз и второй слой влагопоглощающего материала 27 Газопоглощающее устройство по п. 26, отли чающееся тем, что верхняя кромка держателя отогнута внутрь 28 Газопоглощающее устройство по п 26, отли чающееся тем, что верхняя кромка держателя прямая 29. Газопоглощающее устройство по п. 25, отличающееся тем, что оно содержит первый держатель, открытый вверх и выполненный из газонепроницаемого материала, и второй держатель, открытый вверх и установленный над нижним слоем смеси MO/Pd, при этом высота второго держателя, сложенная с высотой нижнего слоя смеси MO/Pd, меньше, чем высота первого держателя, измеренная по внутренней его стороне, а барий-литиевый сплав внутри второго держателя и влагопоглощэющий материал, расположенный в первом держателе, полностью покрывают второй держатель и слой смеси MO/Pd. 30. Газопоглощающее устройство по п 29, отличающееся тем, что верхняя кромка первого держателя отогнута внутрь 31 Газопоглощающее устройство по п 29, отличающееся тем, что верхняя кромка первого держателя прямая 32. Газологлощающее устройство по п. 29, отличающееся тем, что первый держатель выполнен из алюминия, а второй держатель - из нержавеющей стали 33 Газопоглощающее устройство по п. 29, отли чающееся тем, что поверх слоя влагопоглощаю щего материала установлен механический удер живающий материал. 34 Теплоизолирующий кожух, выполненный, по меньшей мере, из пластмассы, содержащий ком бинацию газоноглощающих материалов, вклю чающих оксид металла (МО), и влагопоглощающий материал, имеющий давление водяного пара менее 1 Па при комнатной температуре, отли чающийся ТЄМ, ЧТО ОН СОДерЖИТ СО3О4 И/ИЛИ СиО в качестве оксида металла (МО), содержащего до 2 мае % металлического палладия. 35 Теплоизолирующий кожух по п. 34, отличаю щийся тем, что он дополнительно содержит сплав на основе бария и лития Изобретение относится к газопоглощающим материалам, в частности, к новой комбинации газопоглощающих материалов (геттеров), газопоглощающему устройству для их удержания и термоизолирующему кожуху, в котором используется эта комбинация Более конкретно, изобретение относится к комбинации газопоглощающих веществ, пригодной 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 электроннолучевых трубках телевизионных приемников или компьютерных дисплеев и в лампах. Во всех этих случаях гаэопоглощающий 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 поглотает 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 вакуум и рованные панели, которые используются, в основном, в производстве холодильников. Корпуса этих панелей изготавливают из ламиниро 28029 ванной фольги пластик-металл и герметизируются по кромкам с помощью термообработки через контакт пластик-пластик Герметизации через контакт с металлом избегают, чтобы не разрушить тепловой мост между двумя гранями панели. Пластмассы нельзя нагревать до температур выше, чем приблизительно 200°С, во избежание угрозы их химической и механической нестабильности. 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 меж дународной заявк е на пат ен т 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 № 5312606 и № 5312607 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, не требующие тепловой активации. Конкретное применение этих материал о в р а с к р ы т о, н а п р и м ер , в п а т ен т е С Ш А № 5408832 и в международной заявке на патент WO 96/01966. В частности, предпочтительным сплавом является сплав BaLi-i. Для того чтобы обеспечить способность этого сплава поглощать азот, который может выделяться при сорбции водяных паров, в патенте США № 5408832 раскрывается применение ВаЩ в комбинации с влагопоглощающим материалом, таким, как оксид бария. Такая комбинация материалов дает очень хорошие результаты в отношении удаления О, N и НгО, 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, лены или ваты, приобретают огромную удельную поверхность. Основными газами, присутствующими в кожухах, выполненных из пластика, являются СО и СОг при полимерном заполнителе и Нг 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 те чение нескольких минут температура может достигать 100°С. Другим важнейшим источникам 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 аодород 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 С5Ню и 1,1дихлоро-1-фторозтан, CI2FC-CH3. Последний из упомянутых газов известен в отрасли как 141-Ь. 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 BaO/BaLi4 может поглощать СО, СОг и в особенности Нз, но с относительно низкой скоростью. Кроме того, известно, что газопоглощающие материалы не способны поглощать органические соединения За прототип заявляемого изобретения принята комбинация газопоглощающих материалов, содержащая оксид металла (МО) и влагологлощающий материал с давлением водяных паров 1 Па при комнатной температуре (А с. СССР № 1104104). В качестве прототипа предлагаемого изобретения принято также газопоглощающее устройство, содержащее оксид металла (МО) и влагопоглощающий материал, имеющий давление водяного пара менее 1 Па при комнатной температуре (заявка WO № 95/16166). Прототипом предлагаемого изобретения является также теплоизолирующий кожух, выполненный, по меньшей мере, из пластмассы, содержащий комбинацию газопоглощающих материалов, включающих оксид металла (МО), и влагопоглощающий материал, имеющий давление водяного пара менее 1 Па при комнатной температуре (Патент США № 4444821) Недостатком известной газопоглощаюшей комбинации является недостаточно эффективная сорбция газов, в частности, таких как СО, СОг, Нг, а также органических соединений, что сужает область использования этой комбинации, особенно в 28029 устройствах, использование которых требует высокой степени вакуума. Недостаток известного устройства заключается в том, что присутствующие в нем газопоглощающие слои не обеспечивают эффективной сорбции органических соединений и газов их ряда СО, СОг и Н2. Кроме того, взаимное расположение слоев относительно друг друга не исключает факта ухудшения сорбирующих свойств слоя, содержащего смесь MO/Pd из-за проникновения в него влаги из атмосферы. (В оптимальном варианте исполнения устройства упомянутый слой должен быть защищен влагопоглощающим слоем). Недостатком известного теплоизолирующего кожуха является то, что использующиеся в нем газопоглотители не способны поддерживать внутри него требуемую степень вакуума из-за неэффективного поглощения влаги, органических соединений и газов СО, СОг и Н2. В основу изобретения поставлена задача улучшения характеристик комбинации газопоглощающих материалов путем оптимизации ее качественного и количественного состава, в частности, выбора в качестве оксида переходного металла СО3О4 либо СиО в сочетании с металлическим палладием и впагопогпощающим материалом, что позволяет необратимо фиксировать воду посредством химических реакций с влагопоглощающим и осушителями и интенсифицировать реакцию связывания таких газов, как СО, СОг и Нг и органических соединений оксидами меди и кобальта, имеющего эмпирическую формулу СО3О4, предполагающую присутствие активного кобальта в двухфазном окисленном состоянии, а также соединениями палладия. В основу изобретения поставлена также задача повышения эффективности работы газопоглощающего устройства путем оснащения его оксидами кобальта и/или меди с содержанием 2 мас.% палладия и обеспечения контакта влагопоглощающего материала с внешней средой, что позволяет необратимо фиксировать воду посредством химических реакций с влагопоглощающими осушителями и тем самым предотвратить контакт влаги с последующими газопоглощающими слоями, а также интенсифицировать реакцию связывания таких газов, как СО, СОг и Нг и органических соединений оксидами меди и кобальта, имеющего эмпирическую формулу СО3О4, предполагающую присутствие активного кобальта в двухфазном окисленном состоянии, а также соединениями палладия. В основу изобретения поставлена также задача повышения надежности и эксплуатационных характеристик теплоизолирующего кожуха путем усовершенствования комбинации газо- и впагопоглощающего материалов, в частности, применения оксида металла СозОд и/или СиО в качестве оксида металла, содержащего 2 мас.% металлического палладия, что позволяет необратимо фиксировать воду посредством химических реакций с влагопоглощающими осушителями и интенсифицировать реакцию связывания таких газов, как СО, СО2 и Нг и органических соединений оксидами меди и кобальта, имеющего эмпирическую формулу СозО4, предполагающую присутствие актив ного кобальта а двухфазном окисленном состоянии, а также соединениями палладия. Поставленная задача достигается за счет того, что комбинация газопоглощающих материалов, содержащая оксид металла (МО) и влагопоглощающии материал с давлением водяных паров 1 Па при комнатной температуре, согласно изо бретению, в качестве оксида (МО) содержит СозОд и/или СиО с содержанием до 2 мас.% металличе ского палладия, а смесь MO/Pd представляет со бой порошок с размером частиц менее 500 мкм между 1 и 200 мкм. При этом влагопоглощающии материал выбран из группы оксидов кальция, стронция, бария и фосфора или их комбинаций и имеет размер частиц от 5Q до 500 мкм, причем к влагопоглощающему материалу добавлена порошковая окись алюминия. Влагопоглощающим материалом может быть оксид бария или оксид кальция, а массовое соотношение между смесью MO/Pd и влагопогпощающим материалом составляет от 5:1 до 1:20, либо от 1:1 до 1:5. Кроме того, комбинация дополнительно содержит барий-литиевый сплав, который имеет размер частиц менее 500 мкм, предпочтительно, менее 150 мкм, причем барий-литиевым сплавом является ВаЩ. Массовое соотношение между смесью MO/Pd и барий-литиевым сплавом составляет от 10:1 до 1:5 или от 5:1 до 1:5, а массовое соотношение между влагопоглощающим материалом и барийлитиевым сплавом составляет от 50:1 до 1:5 или от 20:1 до 1:1. Поставленная задача достигается также за счет того, что газопогпощающее устройство, содержащее оксид металла (МО) и влагопоглощающии материал, имеющий давление водяного пара менее 1 Па при комнатной температуре, согласно изобретению, в качестве оксида металла (МО) содержит СозО* и/или СиО с содержанием до 2 мас.% металлического палладия, причем только влагопоглощающии материал находится в прямом контакте с внешней средой, причем газопоглощающее устройство выполнено в форме открыто го вверх держателя, выполненного из газонепро ницаемого материала, и содержит в порядке пе речисления со дна до открытого верхнего конца самого держателя: слой смеси MO/Pd, слой влагопоглощающего материала Верхняя кромка держателя может быть отогнута внутрь либо быть прямой, при этом держатель выполнен из металла, выбранного из группы нержавеющая сталь и алюминий. В гззопоглощающем устройстве два различных газопогпощающих материала разделены механическими сепараторами, обеспечивающими свободный проход газов сквозь них. Кроме того, газологлощающее устройство дополнительно содержит сплав на основе бария и лития и может быть выполнено в форме открытого вверх держателя из газонепроницаемого материала и содержать в порядке перечисления со дна до открытого верхнего юнца самого держателя слой смеси MO/Pd, первый слой влагопоглощающего материала, слой барий-литиевого сплава и второй слой влагопоглощающего материала. 2S029 При таком варианте выполнения устройства верхняя кромка держателя может быть отогнута внутрь или быть прямой. Газопоглощающее устройство может также содержать первый держатель, открытый вверх и выполненный из газонепроницаемого материала, и второй держатель, открытый вверх и установленный над нижним слоем смеси MO/Pd, при этом высота второго держателя, сложенная с высотой нижнего слоя смеси MO/Pd, меньше, чем высота первого держателя, измеренная по внутренней его стороне, а барий-литиевый сплав внутри второго держателя и влагопоглощающий материал, расположенный s первом держателе, полностью покрывают второй держатель и слой смеси MO/Pd. В таком устройстве верхняя кромка первого держателя может быть отогнута внутрь либо быть прямой, при этом первый держатель выполнен из алюминия, а второй держатель - из нержавеющей стали, а поверх слоя влагопоглощающего материала установлен механический удерживающий материал. Поставленная задача достигается также тем, что теплоизолирующий кожух, выполненный, по меньшей мере, из пластмассы, содержащий комбинацию газопоглощающих материалов, включающих оксид металла (МО), и влагопоглощающий материал, имеющий давление водяного пара менее 1 Па при комнатной температуре, согласно изобретению, содержит С03О4 и/или СиО в качестве оксида металла (МО), содержащего до 2 мас.% металлического палладия, и, кроме того, дополнительно содержит сплав на основе бария и лития. Таким образом, задачи, поставленные в изобретении, достигаются с помощью комбинации газопоглощающих материалов, состоящей из смеси оксида переходного металла, выбранного из группы оксид кобальта, оксид меди, 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 изобретении, является оксид, имеющий эмпирическую формулу СО3О4, где кобальт одновременно присутствует в окисленном состоянии (I и в окисленном состоянии III; в описании и формуле изобретения под оксидом кобальта будет иметься в виду именно это соединение. То же относится и к оксиду меди - в описании и формуле изобретения под оксидом меди будет иметься в виду соединение СиО, где медь присутствует в окисленном состоянии И. Кроме того, далее по тексту сокращение МО будет использоваться для обозначения одного из двух оксидов переходных металлов или их комбинации, а сокращение MO/Pd - для обозначения смеси МО и металлического палладия. Свойства этих оксидов известны, например, из статьи Белоусова и др. // Украинский химический журнал. -1988, 52. - № 8, но только в отношении сорбции водорода При получении оксида переходного металла к ' последнему добавляется 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, PdCfe, альтернативно, палладий можно осаждать из раствора на гранулы оксида переходного металла, сформированного ранее. Оксид переходного металла используется в форме порошка, образованного частицами с размерами 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 НгО менее 1 Па при комнатной температуре, описанные в патенте США № 5408832 того же заявителя. Например, оксиды кальция, стронция, бария и фосфора или их комбинации считаются пригодными для целей изобретения. Использование оксида бария или оксида кальция является особенно предпочтительным. Влагопоглощающий материал применяется предпочтительно е 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 из-за 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 международной заявке на патент WO 96/1966. Весовое отношение материалов комбинации, по 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 соотношение 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 Ог и N2, к описанной выше комбинации MO/Pd с влагопоглотителем можно добавить также барий-литиевые сплавы, которые описаны среди прочих в патентах США №5312606 и № 5312607, 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 заявке WO 96/01966, Предпочтительным сплавом является композиция ВаЩ. Барий-литиевый сплав и оксиды кобальта и меди взаимно реагируют, поэтому их следует держать раздельно, чтобы не изменились характеристики газопоглощающей комбинации. 28029 Весовые отношения между барий-литиевым сплавом и другими компонентами комбинации по изобретению могут меняться в широких пределах. Весовое соотношение между смесью MO/Pd и барий-литиевым сплавом может меняться, в целом, от 10:1 до 1:5 и предпочтительно от 5:1 до 1:2. Весовое соотношение между влагопоглощающим материалом и барий-литиевым сплавом может меняться приблизительно от 50:1 до 1:5 и предпочтительно между 20:1 и 1:1. Второй аспект изобретения относится к газопоглощающему устройству, содержащему вышеописанную комбинацию материалов На фиг. 1 изображен возможный вариант газопоглощающего устройства по изобретению; на фиг. 1а - возможный альтернативный вариант газопоглощающего устройства по изобретению; на фиг. 2 - возможный вариант газопоглощающего устройства по изобретению при использовании трехкомпонентной смеси - MO/Pcl, влагопоглощающего материала и барий-литиевого сплава; на фиг. 3 - предпочтительный вариант газопоглощающего устройства по изобретению при использовании трехкомпонентной смеси - MO/Pd, влагопоглощающего материала и барий-литиевого сплава; на фиг 4 - график сорбции смеси газов газопоглощающим устройством, содержащим комбинацию материалов по изобретению, в сравнении с сорбцией той же газовой смеси газопоглощающим устройством-прототипом; на фиг. 5 график сорбции смеси газов газопоглощающим устройством, содержащим комбинацию материалов по изобретению, включая дополнительно барий-литиевый сплав, на фиг. 6 - сравнение сорбции двуокиси углерода (СО2) газопоглощающим устройством, содержащим комбинацию материалов по изобретению, включая барий-литиевый сплав, и газопоглощающим устройствомпрототипом; на фиг. 7 - график сорбции циклопентана газопоглощающим устройством, содержащим комбинацию материалов по изобретению; на фиг. 8 - график сорбции газообразных HCFC газопоглощающим устройством, содержащим комбинацию материалов по изобретению; на фиг. 9 график сорбции газообразных CFC газопоглощающим устройством, содержащим комбинацию материалов по изобретению; на фиг. 10 - график сорбции азота газопоглощающим устройством, содержащим комбинацию материалов по изобретению, включая барий-литиевый сплав, после абсорбции циклопентана. Комбинация газопоглощающих материалов, по 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 необходи ма повышенная механическая прочность, главным образом, для автоматических манипуляций газопоглощающего устройства. Возможный вариант показан на фиг. 1, где газопоглощающее устройство 1 по изобретению содержит держатель 2, выполненный из алюминия, нижнюю часть 3, содержащую слой смеси MO/Pd, и верхнюю часть 4, 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 удержанию материалов в разделенном друг от друга состоянии и задерживают фрагменты материала, которые могут образоваться г результате ударов или, например, набухания материала из-за сорбции газов. Наконец, верхняя кромка держателя 2 слегка отогнута внутрь, образуя удерживающий элемент 5, 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. 1 а, где детали устройства обозначены теми же позициями, что и на фиг. 1, однако позицией 6 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 MO/Pd, 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 7, содержащее держатель 8, включающий внутри, снизу вверх, слой 9 смеси MO/Pd, слой 10 влагопоглощающего материала, слой 11 барий-литиевого сплава и, наконец, в контакте с окружающей средой, второй слой 12 впагопоглощающего материала. Как и в устройстве на фиг. 1, верхняя кромка держателя 8 может быть отогнута внутрь, определяя тем самым удерживающий элемент 13, 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 9 по 13 могут вводиться в держатель либо в форме свободно текущих порошков, где они могут слегка прессоваться 28029 для увеличения механической стабильности слоя, либо брикеты материала могут готовиться отдельно для последующего введения в контейнер 8. В обоих случаях можно разделять различные слои с помощью механических сепараторов, например, полимерных сит и т. п., не показанных на фигурах, например, описанных со ссылками на фиг 1. Предпочтительный вариант газопоглощающего устройства, также содержащий барий-литиевый сплав, показан на фиг 3. В этом случае газопоглощающее устройство 14 содержит первый держатель 15, выполненный из нержавеющей стали или алюминия, имеющий на дне слой или брикет 16 порошковой смеси MO/Pd, второй держатель 17, выполненный из нержавеющей стали, помещен над слоем 16 и заполнен барий-литиевым сплавом 18. Затем узел, образованный порошковой смесью MO/Pd 16, держателем 17 и порошковым барий-литиевым сплавом, покрывается порошком вл аго поглощающего материала 19. На верхнем участке порошка 19, открытого возне, предпочтительно установлен механический удерживающий элемент, обеспечивающий легкий проход газов, например, полимерная сетка или сито 20. Как и в конструкции на 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 фигурах не показаны). Наконец, верхняя кромка держателя может быть слегка загнута внутрь, образуя тем самым удерживающий элемент 21 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. 1 (эта последняя возможность на фигурах не показана). Преимущества изобретения будут более очевидны специалистам из нижеследующих примеров, которые приводятся исключительно в иллюстративных целях и потому не ограничивают объем изобретений. Пример 1. Данный пример относится к приготовлению газопоглощающего устройства по изобретению. 1 г смеси СО3О4УРСІ, содержащей 10 мг Pel, помещают на дно цилиндрического держателя из нержавеющей стали диаметром 28 мм и высотой 4 мм и слегка прессуют, а поверх полученного таким образом слоя С03О4/РСІ устанавливается сито из полимерного материала для удержания порошка в требуемом положении. Поверх первого слоя е держатель вводят 4,5 г ВаО и слегка прессуют. Наконец, верхнюю кромку держателя деформируют путем отгибания внутрь 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 газологлощающему устройству по изобретению, содержащему помимо смеси MO/Pd и влагопоглощающего материала бармй-литиееый сплав. 1 г смеси СОЪОА/Р^, содержащий 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 СозО^Ро" устанавливается сито из полимерного материала дпя удержания порошка е требуемом положении. Второй цилиндрический стальной держатель диаметром 15 мм и высотой 3 мм изготавливают отдельно и заполняют 0,25 г сплава ВаЩ, слегка прессуют его и накрывают ситом из полимерного материала. Держатель сплава BaL'u вставляют в первый держатель поверх сита, удерживающего на месте смесь СозО^Рс). Затем в первый держатель насыпают 4 г порошкового ВаО до полного покрытия им смеси СозО^/Ро1 и держателя со сплавом ВаЩ. Затем порошок ВаО выравнивают, слегка прессуют и накрывают ситом из полимерного материала для удержания на месте. Наконец, верхнюю кромку держателя деформируют путем отгибания внутрь 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% Н2 и имитирующая возможную газовую среду в пластмассовом кожухе, содержащем фильтр, пока общее давление в камере не достигало 0,32 мбар. Наконец, камеру закрывали и отслеживали изменение давление (мбар) как функцию времени (мин). Результат теста, проводившегося при комнатной температуре, показан на фиг 4 как кривая 1. Пример 4 (сравнительный). Повторялся тест по примеру 3, но с использованием газопоглощающего устройства, являющегося прототипом изобретения. Сравниваемое газопоглощающее устройство имеет конструкцию, подобную показанной на фиг. 1, но содержит 0,25 г ВаЩ 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, 33,3% Н2 и 33,3% N2. Изменение давления как функцию времени отслеживали в присутствии устройства по примеру 2. Результаты теста показаны 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 СозОд и 10 мг Pd, вводилось в измерительную камеру, подобную описанной в примере 3, общим объемом 0,74 л. Камера вакуумировалась до давления 1,33x10"6 мбар. Затем в камеру вводился COz, пока давление не достигло величины 0,86 мбар, и отслеживалось изменение давле 28029 ния (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 па 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-п. Изменение давления в камере отслеживалось как функция времени в присутствии устройства по примеру 1. Результат теста показан на фиг. S 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-11. 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-Ю четко показывают, что комбинация материалов по изобретению эффективно абсорбирует все газы, которые могут попасть в теплоизолирующие кожухи, в частности, в панели холодильников во время их работы. В частности, видно, что такие газы, как водород и моноксид углерода, абсорбируются за несколько минут, тогда как газопоглощающие устройства прототипа с низкой температурой активации требовали большего времени. Кроме того, видно, что комбинации по изобретению оказались способными сорбировать органические газы от углеводородов до полностью галогензамещенных углеводородов CFC через промежуточные HCFC. Наконец, результаты тестов показывает, что сорбция азота, представляющего атмосферные газы, не ухудшается предшествующей (или при работе одновременной) абсорбцией органических газов. Комбинации материалов по изобретению и 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. *' •'** ' . ,» » 2 Фиг. 1 ' > 28029 6 s ' * * t . « * • > • '- І. ' . і 1 ' -* 1 ,.; Фиг. 1а 13 ЧШ//////////////////7777, С 10 S 8 Фиг. 2 21 20 U 19 1 14 £-..... J-^, ..... C-.......- ...... . T f ' ' f l ' . ' ' - • c * ^ * ' т' ' * ' - " ' ' ' ' J . . * " / , " ' * > ' , * ' ' . y • . ' , У/ . ' , Г , ' J , ' \ 1 . 1 , . ' J » ' 2, a ' ' * ,' ' * J ' 17 Фиг. З • " ' . " "" » " ' * ', " 28029 1000 Фиг. 4 OLtti аз0.25. 0.2 аі50.1 0.05 0.01 0.1 10 100 t(min) Фиг. 5 10 І POO 10000 28029 t (mm) Фиг. 6 Фиг. 7 28029 11 ола -О Q01 О001 10 ЗО 15 2 0 t(rota) Фиг. 8 0.1 а (ЦП нот 10 Фиг. 9 12 15 —г го 28029 О. 13 9' ю го 30 t(n>io) ФИГ. 10 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку 2001 р. Формат 60x84 1/8. ¥0 уу р Обсяг /,бГ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам. УкріНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 70 13
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюCombination of gas absorbing materials, gas absorbing device and heat-insulating casing
Автори англійськоюManini Paolo, Boffito Claudio
Назва патенту російськоюКомбинация газопоглощающих материалов, газопоглощающее устройство и теплоизолирующий кожух
Автори російськоюМанини Паоло, Боффито Клаудио
МПК / Мітки
МПК: B01J 20/06, A47J 41/00
Мітки: комбінація, матеріалів, теплоізолювальний, газопоглинальний, кожух, пристрій, газопоглинальних
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/15-28029-kombinaciya-gazopoglinalnikh-materialiv-gazopoglinalnijj-pristrijj-i-teploizolyuvalnijj-kozhukh.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Комбінація газопоглинальних матеріалів, газопоглинальний пристрій і теплоізолювальний кожух</a>
Попередній патент: Прес для пакування брухту
Наступний патент: Пристрій для вимірювання рівня рідини в каліброваних посудинах
Випадковий патент: Пристрій для вимірювання зусилля переведення стрілки у рейковому стрілковому переводі