початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2282651

Екзотермічні КОМПОЗИЦІЯ

Ім'я винахідника: Петунин Дмитро Вікторович (RU)
Ім'я патентовласника: Петунин Дмитро Вікторович (RU)
Адреса для листування: 109145, Москва, Жулебинский б-р, 5, кв.295, Д.В.Петуніну
Дата початку дії патенту: 2005.06.16

Винахід відноситься до області хімічних джерел тепла, що застосовуються для захисту людини від переохолодження при тривалому виконанні робіт в умовах впливу холоду, при аваріях і катастрофах на суші і на морі, а й у медичних грілках і пристроях для обігріву апаратури, приладів. Екзотермічна композиція включає порошок заліза, активоване вугілля, нейтральний влагоудерживающий сорбент, хлорид натрію, воду і речовина для придушення процесу газовиділення, в якості якого композиція містить порошок моногідрату оксиду заліза (III) в кількості 0,1-1 мас.%. Переваги екзотермічної композиції полягають в наступному: повністю виключається процес газовиділення при зберіганні виробів, що включають композицію, що продовжує терміни зберігання виробів; зберігаються тепловиділяючі властивості виробів; виключається можливість вибуху зберігаються виробів на основі теплогенеруючих композицій з використанням процесу окислення заліза.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області хімічних джерел тепла, що застосовуються для захисту людини від переохолодження при тривалому виконанні робіт в умовах впливу холоду, при аваріях і катастрофах на суші і на морі, а й у медичних грілках і пристроях для обігріву апаратури, приладів.

Відомий ряд грілок і компресів [US №4516564, 1985; US №5042455, 1991; US №5046479, 1991], в яких застосовують склади, тепловиділення яких заснована на екзотермічної реакції окислення порошкоподібного заліза киснем повітря. Цю реакцію проводять в присутності активного вугілля, водного розчину електроліту і нейтрального сорбенту.

Кількісний склад реагентів екзотермічної композиції, використовуваної в хімічних джерелах тепла, варіюється в широких межах і може включати [US №5233981, 1993], вага.%: Порошок заліза 40-75; активоване вугілля 1-10; нейтральний влагоудерживающий сорбент 1-40; хлорид натрію 1-10 і воду 1-40.

Істотним недоліком виробів на основі екзотермічних композицій вищенаведених патентів є процес газовиділення при зберіганні. Оскільки кожен із застосовуваних реагентів вносить з собою в герметично закрите виріб певну кількість оклюдованого і розчиненого повітря, починається мимовільний процес взаємодії заліза з водою, активним вугіллям і киснем повітря. Продуктами цієї взаємодії [Н.Ф.Дробот, І.З.Бабіевская, К.С.Гаврічев і ін. Неоргані. матеріали, 2002 т.38. №5, с.610-615] є газоподібний водень і, як наслідок, метан і діоксид вуглецю. На кресленні представлена ​​характеристика (обсяг / час) газовиділення з 100 г екзотермічної композиції, що містить 55 мас.% Порошку заліза. Як видно з кривої "без придушення газовиділення", кількість виділених газів цілком достатньо, щоб порушити герметичну упаковку вироби, викликавши тим самим його довільне спрацьовування. Крім того, суміш водню і метану вибухонебезпечна.

Відома екзотермічна композиція, що запобігає взаємодія реагентів з киснем оклюдованого або розчиненого в них повітря [US №4649895, 1987], в якій порошкоподібною залізо, яке використовується для отримання тепловиділяючою композиції, попередньо обробляється при нагріванні сірковмісними реагентами: сульфідом або сульфатом амонію, сірої, тіогліколят, тіомочевиною.

Недоліком композиції є введення в технологічний процес приготування тепловиділяючих композицій додаткової енерговитратній операції. Крім того, при введенні до складу композиції сірки неминуче освіту в процесі використання вироби сірководню.

Технічною задачею є пошук складу екзотермічної композиції, що виключає процес газовиділення при зберіганні вироби.

Найбільш близьким по досягається ефекту і за складом є склад шихти натільного грілки, наведений в патенті JP №58-037075, 1993 (прототип), що включає, на 100 вагових частин (вес.ч.) порошку заліза, 25-40 вес.ч. суміші активного вугілля і шкаралупи кокосового горіха, 2,5-7 вес.ч. хлориду металу і 30-40 вес.ч. води, на 100 вагових частин якої склад містить 3-30 вес.ч. влагоудерживающего сорбенту і 4-20 вес.ч. речовини для придушення газовиділення, в якості якого використовуються гідроксиди кальцію або натрію, або вуглекислий натрій. Грілка працює в інтервалах температур 64-65 ° С протягом 8 годин, при цьому досягнення температури 40 ° С відбувається приблизно за 20 хвилин, а робочих температур грілка досягає через 1,5 години роботи. Процес газовиділення істотно пригнічується і перестає спостерігатися при співвідношенні гідроксид кальцію (натрію): порошок заліза рівному 0,5: 35, що відповідає змісту речовини для придушення газовиділення в межах 0,6-0,8 мас.% Загальної ваги шихти.

Недоліком екзотермічної композиції прототипу є введення в систему реагентів, що володіють лужними властивостями, тоді як реакція окислення заліза вимагає кислого середовища [Н.Ф.Дробот, І.З.Бабіевская, К.С.Гаврічев і ін. Неоргані. матеріали, 2002, т.38. №5, с.610-615]. Таким чином, дія реагенту направлено на уповільнення процесу окислення, а не на нейтралізацію продуктів газовиділення, тому що гідроксиди кальцію і натрію в реакцію з воднем і метаном не вступають. Як наслідок дії реагенту, розігрів грілки відбувається повільно, причому в шихті застосовується десятикратний надлишок хлориду металу для руйнування оксидної плівки, що утворюється на поверхні заліза.

Крім того, гідроксиди кальцію і натрію є досить гігроскопічними речовинами, які частково поглинають розчин електроліту, необхідний для здійснення процесу тепловиділення, знижуючи тим самим температурно-часові характеристики виробів.

Винахід направлено на дослідження складу екзотермічної композиції, що включає речовина для придушення газовиділення шляхом хімічної взаємодії виділяється водню з зазначеним речовиною в умовах зберігання при збереженні високих експлуатаційних (температурно-тимчасових) характеристик виробів на основі екзотермічної композиції.

Технічний результат досягається тим, що пропонується екзотермічна композиція, що включає порошок заліза, активоване вугілля, нейтральний влагоудерживающий сорбент, хлорид натрію, воду і речовина для придушення процесу газовиділення, при цьому, відповідно до винаходу в якості речовини для придушення процесу газовиділення, композиція містить порошок моногідрату оксиду заліза (III) в кількості 0,1-1 мас.%.

Зміст основних компонентів композиції, що визначають процес тепловиділення, може становити будь-яких ефективних кількості.

Всі ефективні кількості компонентів в екзотермічної композиції забезпечують роботу грілок протягом 12-18 годин.

Експериментально встановлено, що при використанні води, як єдиного джерела водню, максимально виділяється кількість газу не перевищує 20 мл на 100 г композиції.

Зміст інших зазначених компонентів не впливає на процес утворення водню.

Таким чином, істотними ознаками винаходу, що визначають досягнення технічного результату, є речовина для придушення процесу газовиділення і його концентрація.

Доцільно нейтральний влагоудерживающий сорбент вибирати з ряду: вермикуліт, перліт, цеоліт; але можуть використовуватися і інші нейтральні сорбенти.

Порошок моногідрату оксиду заліза (III) вибирають з розмірами частинок 50-80 меш (Довідник хімічних реактивів і лабораторного обладнання Алдріч, Росія, Євро 2003-2004, с.1084), що забезпечує високу питому і реакційну поверхню для взаємодії з воднем.

Зміст моногідрату оксиду заліза (III), хімічної формули -FeOOH (Технічна назва - гетит), обумовлено тим, що при його кількості менше 0,1 мас.% Придушення процесу газовиділення є малоефективним, а при кількості більше 1 мас.% Газовиділення не спостерігається.

Придушення процесу газовиділення досягається наступним чином. Під час приготування тепловиділяючою композиції і приміщенні її в герметичну упаковку, туди потрапляє повітря, оклюдованого порошками заліза, активного вугілля і нейтрального сорбенту, а й повітря, розчинений у воді електроліту. В ізольованому обсязі в присутності заліза, активного вугілля і води відбувається процес утворення водню. Введений до складу суміші дрібнодисперсний порошок моногідрату оксиду заліза (III) взаємодіє з воднем за реакцією

6FeOOH + H ₂ = 2Fe ₃ O ₄ + 4Н ₂ О,

поглинаючи водень і запобігаючи, таким чином, накопичення водню в системі.

Нижче наведені приклади пропонованої екзотермічної композиції, що не обмежують можливість використання складів в інших співвідношеннях, а саме характеристики газовиділення при температурі 30 ° С з 100 г заявленої екзотермічної композиції, вміщеній в герметичну упаковку в залежності від вмісту моногідрату оксиду заліза (III).

Приклад 1 (креслення, крива 1). Склад, вага%:

Приклад 2 (креслення, крива 2). Склад, вага%:

Приклад 3 (креслення, крива 3). Склад, вага%:

Приклад 4 (креслення, крива 4). Склад, вага%:

Приклад 5 (креслення, крива 5). Склад, вага%:

Як випливає з креслення, крива 1 і 4, - процес газовиділення частково пригнічується; крива 2 і 5 - процес газовиділення практично виключається; крива 3 - процес газовиділення виключається повністю.

Переваги пропонованої екзотермічної композиції полягають в наступному: виключається процес газовиділення при зберіганні виробів, що включають композицію, що продовжує терміни зберігання виробів; зберігаються тепловиділяючі властивості виробів; виключається можливість вибуху зберігаються виробів на основі теплогенеруючих композицій з використанням процесу окислення заліза.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Екзотермічна композиція, що включає порошок заліза, активоване вугілля, нейтральний влагоудерживающий сорбент, хлорид натрію, воду і речовина для придушення процесу газовиділення, що відрізняється тим, що в якості речовини для придушення процесу газовиділення композиція містить порошок моногідрату оксиду заліза (III) в кількості 0,1 -1 вага.%.

Версія для друку
Дата публікації 07.12.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів