Реперное вещество для датчиков высоких давлений

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ И ИЯ Союз СоветскихСоциалистицескихРеспублик,22) Заявлено 27.02,75 (21) 2108581/101 Ь 11/О присоеиинеиием заявкиасударстаеннын комитетСовета 1 ннннстроа СССРоо делам изобретенийн открытий(45) Дата опуб ваиия описания 19.08,76 2) Авторы изобретеии Прихна, Ю. С. Масленко и всуновска Ордена Трудового Красного Знамени институт сверхтвеАН Украинской ССР атериало 1) Заявит ЕНИЙ 54) РЕПЕРНОЕ ВЕЩЕСТВО ДЛЯ ДАТЧИКОВ ВЫСОКИХ Изобретение относится к реперным веществам, используемым в датчиках высокихдавлений, применяемых в промышленных аппаратах высокого давления,В известных датчиках высокого давлв качестве чувствительного к изменениямдавления материала используют металлы сфиксированным фазовым переходом при определенных давлениях и при комнатной температуре, именуемые реперными металлами, 10Эти металлы в технике высоких давленийнашли широкое применение благодаря простому и удобному определению фазового перехода, который фиксируется по резкому изменению их электрического сопротивления 15в этот момент. Однако отсутствие достаточно большого количестве реперных металлов,обеспечивающих измерение давления, не позволяет точчо определить давление в узкоминтервалс, так как интервал, ограниченныйближайшими значениями давлений фазовыхпереходов этих металлов, весьма велик, так,например, Вт.тт 25,5 кбар; Тт. 36,7 кбар;Ва 55 кбар; В 1 77 кбар и т.д. Этиметаллы прчменяются в датчиках в виде 25 и или пленки, для изгото провол торых тонкои требуется прессовая или ватура.акже ряд соединений, откосам диэлектриков или полу пения к куумна Изваппаратны кла ения 5 их ов, имеющих большое удель ивление, в которых фиксир ое элекванный вод тросопрочфазовыйем объемКСС 20,и др, Этитехнике вприменяю переход сопровождается из а, например, КВг 18,43 106 10 кг/см; Улье 41,2 соединения мало применя ысоких давлений и практи лерени 1,0 кг/см0 кг/см ются ви не давлекого тся для измерения высоки ний ах выс в промышленных аппараения в связи с весьмацией фазового перехода ложнои регида ешество для повышен я давления на участка Предлагаемое в точности измерени между точками фа ных реперных мат лечия новых фикси ляет собой одноро логенида или хальк зовых пеериаловрованныхдную см еходов известа счет установточек представ 20 сь порошков гаметалла и элекапример графита,огенида риала, н ропроводного мобъемное соотношение оторых оставляет от 2:1 до 6:3 .На фиг. 1 показано изменение электрического с пготивления предлагаемого вещества под да-.пением с регистрацией фазового перехода в КС( - кривая 1; 2.иТе-П; Обе-И на фиг. 2 - датчик авления с редлагае ым реперным веществом; на фиг. 3 расположение датчика давления по фиг, 2 в сеакционном сосуде,Соотношение ингредиентов в предлагаемом реперном веществе может меняться от2;1 до 3:1 в зависимости от чувствительности измерительной схемы и первоначального электрического сопротивления материала,обладающего фазовым переходом. При этом 15количество графита выбирается таким, чтобы сопротивление реперног вещества длядатчиков давления было соизмеримым с сопротивлен:ем металлов. Вместо графита может применяться электрспрэводный материал, опрстивление которого чувствительнок изменению давления.Для измерения высоких давлений в замкнутых реакционных сосудах может применять. я любая конструкция датчика.в которой используется неуплотненная цли уплотненная(: прессованная) до заданной геометрии (например, .аблетки) механическая смесь порошков заявля мого репертсго вещества.На фиг. 2 иривьден датчк давления, в 30котором упэтненная таблетка заявляемогореп рнэго вещества 1 впре соваяа в кольцо 2, выполненнэе из диэлектрического материалаа, например бумаги ( -: тмана), Л а тчцк размещают в реакционный сосуд на ример, представленный на фцг. 3) и единнютего с остальными деталями реакцисннсгэ сосуда торцовым нагревателем 3, графитовымдиском 4 и сеакццонным мае.налом 5 т; -ким образом, чтобы он сост;влял с ними 40единую последовательную электрическую цепь.П р и м е р 1. В качестве материала сфазовым переходом взят порэшок хлористого калия (КС 1 ), являющийся диэлектриком,фазовый переход в котором наблюдается при 4520,06 10 кг/см, Псрэшок хлористого ка 3лия смешивают с порошком графита зернистости менее 0,25 мм в этнэшении 2:1 (пообъему) до образования однэродногэ состава.Реперное вещество данного состава помещают в датчик, выпэлненный, например, пофцг. 2., Последний размещают в реакционномсосуде (фиг, 3), расположенном в аппаратевысокого давления, и включают в измерительную схему, которая фиксирует изменение электрического сопротивления, Затем ваппарате создают высокое давление. В процессе создания высоких давлений, при записи изменения электрического сопрогивленцяна амэпишуцел приборе, на кривой (или 6 Р прямой) изм: нения сопротивления возникаетизлом, свидетельствующий о начале фазовогоперехода,На фиг. 1 (кривая 1) представлена юпись изменечия электросопротивления сопределением фазового перехода в реперномвеществе по вышеэписаннэму примеру. Буквой Н на кривой 1 обозначено начало фазэвого перехода, наблюдаемого в хлористомкалии КС.Сопротивление электрического контура,образованного в датчике частичками графита, весьма чувствительно к изменению давления. Прц возрастании давления в камеревысокого давления оно меняется монотонно(уменьшается) до наступления давления фазового перехода. С превышением этогэ давления объем материала с фазэвым перехсдоч изменяется скачком.Среда, передающая давление к реакционному составу и датчику (например, пирофиллцг ипц литографский камень), обладает привысоких давлениях большой прочностью ивязкостью. Вследствие этого она не успевает пластически деформироваться таким образэм, чтобы компенсировать резкий скачокэбьема, происходящий в момент фазовогоперехода. В результате в ней образуетсякак бы "гслссть" (ограниченная контуром датчика), стенкн которой способны выдержатьз,ичительные давления прежде, чем они сомкнуться, Как только такая "полость" возникнет, электрический контур, образованный частичками графита, отреагирует на внезапнслокальное падение давления и его сопротивление увеличится или останется постоянным (при увеличении давления графит уменьшает свое электросопротцвленце), Таким образом, фиксируется фазовый переход, наблюдаемый а хлористом калии,П р и м е р 2, В качестве материала сфазовым переходом взят порошок теллурида,инка г.и 7, относящийся к классу высокоомных полупроводников, фазовый переход в котором наблюдается при давлении3 я41,2 10 кг/см . Порошок 1 еллурида цинкасмешивают с порошком графита акой жезернистости, что и в нредыдушем примере(менее 0,25 мм) в объемном соотношении4:1 до образования однородного состава.Полученное реперное вещество располагаютв датчике (см, фиг. 2), который устанавливают в реакционный сосуд (см. фиг. 3), Далее все операции с датчиком и его работыидут по примеру 1,На фиг, 1 кривая Ш иллюстриру.т пример записи изменения электриче ,ого сопротивления с определением фазового переходав реперном веществе, содержащем порошоктеллурида цинка, Буквой Н на кривой, бсзначено начало фазового перехода, рсисхс520523 Реперное вещество для датчиков высокихдавлений, обладаюшее фиксированным фазэвы м переходом при определенных давлении и температуре, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения давления на участках между точками фазовых переходов известных реперных материалов за счет установления новых фиксированных точек, оно представляет собой однородную смесь порошков галогенида или халькогенида металла и электропроводного 26материала, например графита, объемное .оотнэшение которых составляет от 2:1 до 6;1,йпроп и Н ИИ ПР 1 Заказ 2 948/2 24 Тираж 1029 Подписно Филиал ПЛП "Патент", г. Ужгород ул. Проектн дяше о в теллуриде цинка. Электрическое соцротивлечие реперного вешества в данном прим: в момент фазового перехода резко уменьшается, Аналогично пэ примеру 2 работают датчики, в которых используются по 5 рошки селенида кадмия ( ГЙ 5 Р,1 кба ) и т.ллурида кадмия ( Са ТР - 32 кбар), взятые в механической смеси с порошком графита в оэъемном соэоноше ии 5:1 и 6;1 соответственнэ. Пример записи изменения электрического сопротивления в момент фазового11 перехэда (уменьшения) для селенида кадмия, представлена на фиг, 1,кривая П 1Таким образом, предлагаемое реперное вещество позволяет использовать высэкоэмные соединения, относяшиеся к классам диэлектриков или полупроводников, в датчиках давления, увеличив количество точек шкалы высокого давления, и тем самым повысить точность измеряемого давления в аппаратах высокого давления.1 Срэме тогэ, это репеэное вешество позволяет выполнить простые конструкции дат чикэв давления, используемые в промышленных аппаратах высокого давления, а также производить нагрев реакционного материала непосредственнэ после измерения давле. ия.Н- основании разработных датчиков давления, в котооых используется предлагаемоер-.перное вешество, разработана методикаизмерения давления в камерах высокого давления с возможностью последующего нагрева реакционногэ материалл. Это увеличиваетточность измеряемого давления и тем самымулучшает качество синтезируемого сверхтвердого материала, в частности алмаза. ф ормула изобре тения