Патент на изобретение №2398736

(54) ТЕРМОИНДИКАТОРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к методам измерения температуры и касается термоиндикаторов. Сущность изобретения заключается в том, что NH₄CoPO₄ (94-61%) и Na_0,7Ni_0,7Cr_1,3(MoO₄)₃ (6-39%) смешивают и гомогенизируют при растирании в течение 40 минут. Термоиндикаторная композиция обладает 17 цветовыми переходами в интервале температур 160-995°С. Цветовые переходы контрастны, адгезия термоиндикаторной композиции к поверхности стали Ст.3 – прочная. Изобретение может быть использовано для измерения температуры на вращающихся деталях, токоведущих частях крупных электрических машин в процессе реконструкции и последующей эксплуатации, для определения температур вращающихся частей турбогенераторов и синхронных компенсаторов, для измерения температурных полей на котлах, трубах и электрических линий ТЭЦ, для установления участков с большим градиентом температуры.

Изобретение относится к методам измерения температуры, касается термоиндикаторов и может быть использовано для измерения температуры на вращающих деталях, токоведущих частях крупных электрических машин в процессе реконструкции и последующей их эксплуатации, для определения температур вращающихся частей турбогенераторов и синхронных компенсаторов, для измерения температурных полей, на котлах, трубах и электрических линий ТЭЦ, для установления участков с большим градиентом температуры.

Термоиндикаторная композиция содержит моногидрат фосфата кобальта-аммония NH₄CoPO₄·H₂O (94-61%) и добавку – фазу переменного состава Na_0.7Ni_0.7Cr_1.3(MoO₄)₃, кристаллизующуюся в структурном типе насикон (6-39%). Метод индикации температуры с помощью цветовых термочувствительных покрытий прост, рентабелен и имеет широкие возможности для получения информации о распределении температуры на больших поверхностях, где можно ожидать перегрев (выявление зон интерференции воздушного потока на обшивке сверхзвуковых летательных аппаратов, на наружной поверхности изоляций тепловых установок). Изменение цвета термохимическими индикаторами (критическая температура или температура перехода) при температурах перехода происходит за счет физико-химических превращений компонентов, обусловливающих смену цвета. Это реакции дегидратации, термического разложения, твердофазные, окислительно-восстановительные, изменение кристаллической структуры вещества и рН среды. Изменяя химический состав термоиндикаторов, можно практически задавать любую температуру. Нанесенные штрихи термоиндикаторов на поверхность узлов, агрегатов, обмоток электрических машин, болтовых контактов выносных трансформаторов тока ВО – 220 со стороны обходной системы шин не вносят существенных искажений в температурное поле и распределение температуры по исследуемому изделию.

Известно термоиндикаторное вещество на основе NH₄NiPO₄·6H₂O, имеющее один цветовой переход при 120°С (Абрамович Б.Г. Термоиндикаторы и их применение. – М.: Энергия, 1972. – 224 с.). Прототипом изобретения является термоиндикаторное вещество NH₄CoPO₄·H₂O, два раза изменяющее цвет при 140 и 500°С (Абрамович В.Г., Картавцев В.Ф. Цветовые индикаторы температуры. – М.: Энергия, 1978. – 216 с.).

Перечисленные выше термоиндикаторы обладают малым числом цветовых переходов и имеют невысокие верхние пределы индикации.

Для увеличения числа цветовых переходов до 17 в области 160-995°С и расширения верхнего предела индикации до 995°С была разработана многопозиционная термоиндикаторная композиция, которая содержала моногидрат фосфата кобальта-аммония NH₄CoPO₄·H₂O (94-61%) и добавку – фазу переменного состава Na_0.7Ni_0.7Cr_1.3(MoO₄)₃, кристаллизующуюся в структурном типе насикон (6-39%). При этом улучшилась контрастность цветовых переходов и адгезия термоиндикатора к поверхности изделий, градиент температурных полей которых изучался.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения температуры за счет увеличения числа цветовых переходов до 17, а также расширение верхнего предела индикации до 995°С, улучшение адгезии термоиндикатора к поверхности изделия и контрастности цветовых переходов.

Технический результат достигается там, что термоиндикаторная композиция, включающая NH₄CoPo₄·H₂O (94-61%) и Na_0.7Ni_0.7Cr_1,3(MoO₄)₃ (6-39%), которые смешивают и гомогенизируют при растирании в течение 40 минут, обладает 17 цветовыми переходами в интервале температур 160-995°С.

Соотношение масс NH₄CoPO₄·H₂O и Na_0.7Ni_0.7Cr_1,3(МоO₄)₃ обусловлено верхним и нижним пределом индикации, числом переходов, адгезией темоиндикаторной композиции к поверхности и контрастностью цветовых переходов.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами

Пример 1. 94 г NH₄CoPO₄·H₂O и 6 г Nа_0.7Ni_0.7Сr_1,3(МоO₄)₃ смешивают и гомогенизируют при растирании в течение 40 минут. Термоиндикаторная композиция обладает 17 цветовыми переходами (°С): 160 – пурпурный, 180 пурпурно-синий, 190 – пурпурно-васильковый, 220 – васильковый, 280 – темно-синий, 340 – васильково-синий, 390 – синий, 460 – темно-голубой, 490 – голубой, 540 – серо-голубой, 620 – сиреневый, 690 – темно-сиреневый, 780 – светло-сиреневый, 830 – сиренево-синий, 860 – сиренево-фиолетовый, 870 – фиолетовый, 995 – черный.

Термоиндикаторная композиция обладает четкими цветовыми переходами и прочной адгезией к поверхности низкоуглеродистой стали Ст.3.

Пример 2. 80 г NH₄CoPO₄ и 20 г Nа_0.7Ni_0.7Сr_1,3(МоO₄)₃ смешивают и гомогенизируют при растирании в течение 40 минут. Термоиндикаторная позиция обладает 17 цветовыми переходами (указанными в примере 1) в интервале температур 160-995°С. Цветовые переходы – контрастные, адгезия к поверхности стали – прочная.

Пример 3. 61 г NH₄CoPO₄ и 39 г Nа_0.7Ni_0.7Cr_1,3(МоO₄)₃ смешивают и гомогенизируют при растирании в течение 40 минут. Термоиндикаторная композиция обладает 17 цветовыми переходами (указанными в примере 1) в интервале температур 160-995°С. Цветовые переходы – контрастные, адгезия к поверхности стали – прочная.

Увеличение содержания Na_0.7Ni_0.7Cr_1,3(МоO₄)₃ свыше 39% приводит к исчезновению цветовых переходов при 220, 540°С. При уменьшении содержания Na_0.7Ni_0.7Cr_1,3(MoO₄)₃ ниже 6% происходит снижение верхнего предела индикации до 980 и уменьшается адгезия термоиндикаторной композиции к поверхности стали, зафиксированы мелкие трещины в поверхностном слое термоиндикатора.

Точность и наглядность – перспективные качества термоиндикаторной композиции. Термоиндикатор (300-400 мг с добавлением 0.5 мл дистиллированной воды) наносится на поверхность трубы, котла, реактора или любого агрегата, эксплуатация которого связана с повышением температуры. Контроль каждого показателя температуры осуществляется сопоставлением с эталоном, который содержит набор цветов, соответствующих определенным температурам.

Формула изобретения

Термоиндикаторная композиция, включающая NH₄CoPO₄·H₂O (94-61%) и Na_0,7Ni_0,7Cr_1,3(МоO₄)₃ (6-39%), которые смешивают и гомогенизируют при растирании в течение 40 мин, обладает 17 цветовыми переходами в интервале температур 160-995°С.