Устройство для получения свободномолекулярных потоков кислорода

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯХ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 13.12.77 (21) 2557847/18-10 с присоединением заявки Нф Государствеииый комитет ССС Р ио делам изобретений и открытийДата опубликования описания 05,02.80 гМ.Д Гераимчук,. В,К. Гришин, М.Н. Левин,С,Б, Свирщевский, П,М. Таланчук и Ю,Е. Быстров(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СВОБОДНОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ПОТОКОВ КИСЛОРОДА" Изобретение относится к приборостроению, в частности, к устройствамдля получения свободномолекулярныхпотоков кислорода при проведенииградуировки вакууметров.Известны устройства для получениясвободномолекулярных потоков, содержащие балон с напускаемым газом(кислородом), ловушку для очистки газа, натекатель (дозирующийвентиль),камеру предварительного напускй,соединенную через диаФрагму с калиброванным отверстием с объемом, в котором производится установка исследуемых на воздействие потока объектов 51,Однако эти устройства имеют сложную и громоздкую конструкцию, труднот 1 оддаются автоматизации и имеют низкое быстродействие при скачкообразном изменении давления.Наиболее близким по техническойсущности к предложенному являетсяустройство,содержащее камеру предварительного разрежения, соединенную 25с объемом для испытания через диафрагму с калиброванным отверстием, источник газа и натекатель газа в камеру,В качестве источника газа, напримеркислорода, применяется балон с кис 2лородом. Кислород иэ балона через редуктор .подается в ловушку, которая . поглощает различные примеси имеющиеся в кислороде, после этого кислород поступает на натекатель (вентиль дозирования) малого количества кислорода, с помощью которого производится напускание кислорода в камеру пред- варительного разрежения. В камере предварительного разрежения создает- ся необходимое давление газа, которая соединяется с объемом для исйытания через диаФрагму с калиброванным отверстием, на выходе которого получается молекулярный .ноток газа.В объеме для испытания устанавливается градуируемые манометр, потокомер или исследуемый образец материала 2.Однако работы с кислородом требуют повышенной техники безопасности. Наличие емкостей для хранения газа, коммуникаций и другого вспомогательного оборудования приводит к громоздкости и сложности устройства, невозможности автоматизировать процесс получения потока. Это устройство не позволяет получить необходимое поле потоков газа, изменение потока по строго заданному закону. Быстродействие устройства, определяемое процессами напуска через натекатель ипроцессами эфйузии кислорода в камере предварительного разряженияявляется невысоким.Цель изобретения - упрощение конструкции, обеспечение безопаснбстиработ и автоматизация управления устройства.Это достигается тем, что в устройстведля получения свободномолекулярных потоков кислорода, содержащемкорпус, камеру предварительного разряжения, соединенную с объемом дляиспытания через диафрагму с калиброваннымотверстием, источник кислорода и натекатель, камера предварительного разрежения выполнена в 15.виде стаканаиз твердого электроли 1 а, в торцовой части которого установлена диафрагма, Натекатель выполнен в виде двух пористых электродов, расположенных на внутренней и 20 .внешней поверхностях стакана и соединенных с регулируемым источникомнапряжения. Источник кислорода вы: полнен в виде второго стакана,диа-:метром большим чем диаметр полого 25. стакана из твердого электролита ирасположенного коаксиально с ним,при этом герметизированная полостьмежду стаканами заполнена гетерогенной смесью, а на внешней поверхностивторого стакана расположен нагрева"тель.,Полый стакан из твердого электролита выполнен из двуокиси циркония, стабилизированного окисью кальция, а в качестве гетерогенной смеси использован порошок ниобия с егоОКИСЬЮаНа чертеже схематически изображено устройство для получения свободномолекулярного потока кислорода, раз-.рез.. .. 40Устройство содержит камеру 1предварительного разряжения, выполненную в виде полого стакана 2 изтвердого электролита. В торцовой части полого стакана 2 установлена диаф рагма 3 с калиброванным отверстием4. Диаметр этого отверстия выбирается в каждом конкретном случае из условия истечения газа через отверстие,На Внутренней и внешней поверхностях рполого стакана 2 из твердого электро-лита нанесены пористые электроды5 и б, выполненные; напрймер", йзплатины. Электроды 5 и б соединены.между внешней поверхностью стакана2 и нагревателем 8 заполнена"гетерогенной смесью, напрймер порошкомниобия с его окисью, герметизирована, например, с помощью пайки или 6 Осварки и является источником кислорода. Полый стакан 2 с электродамив сборе с диафрагмой 3, источникомкислорода и нагревателем,8 помещены ";в корпус 9. Нагреватель 8 соединен 65 с системой регулирования температуры (не показана).Устройство работает следующим образом.Устройство помещают в вакуумный объем, в котором необходимо получить молекулярный поток кислорода. Включают источник питания и пропускают определенную величину тока между электродами 5 и б через твердый электролит 2. Прохождение тока через твердый электролит 2 вызывает изменение давления кислорода в камере 1 предварительного разряжения. На выходе диафрагмы появляется поток О, которйй определяется соотношением0=0(Р - Р),где Р - давление кислорода в камере предварительного разряжения, которое является функцией протекающего тока через твердый электролитгде 1 - ток протекающий через электролит;Г - постоянная фарадея;К - постоянная величина;Р - давление в объеме для испытания и (определяется применяемыми откачными средствами);0 - проводимость калибровочногОотверстия диафрагмы.Таким образом изменение величины . тока через твердый электролит приводит к изменению потока газа на выходе устройства. Задавая необходимый закон изменения тока через твердый электролит, получаем необходимый закон изменейия потока в объеме для испытания. с помощью нагревателя 8 поддерживается рабочая температура устройства. Изменение давления Р в камере предва-" рительного разрежения возникает за счет протекания-тока через твердый электролит" кбторйй приводит к переносу кислорода из источника кислорода (полость 7) в камеру 1. в электрическом поле, благодаря ионной проводимости твердого электролита. Образование кислорода у поверхности электрода йроисходит за счет протекания реакции восстановления окисиметалла к металлу.Формула изобретения1. Устройство для получения сво-. бодномолекулярНЫх потоков кислорода, содержащее корпус, камеру предварительного разряжения, соединенную с объемом для испытания через диафрагму с калиброванным отверстием, источник кислорода и натекатель, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции, обеспе714196 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе101. Кузнецов Ю.Е., Флаксиан Я.Ш,Создание свободномолекулярного потока, предназначенного для специальных аэродинамическихисследований,Известия АН СССР; Механика жидкости15 и газа",Р 4, 1976. оновКоектоо В, БутягПодписноеомитета СССРоткрытийкая наб.д д, 45 Составитель О. СаТехред М.Кузьма льки дак нноготенийРаусш 1 ираж 1 О 1 ЦНИИПИ Государст по делам изоб 13035 Москва Ж 272/ Зака роектная,4 П Патент"., г Ужг Фил чения безопасности работ и автоматизации управления, камера предварительного разряжения выполнена в виде стакана из твердого электролита,в торцовой части которого установлена диафрагма, натекатель выполнен ввиде двух пористых электродов, расположенных на внутренней и внешнейповерхностях стакана и соединенныхс регулируемым источником напряженияа источник кислорода выполнен в видевторого стакана, диаметром большимчем диаметр стакана из твердогоэлектролита и расположенного коаксйально с ним, при этом герметизированная полость между стаканами заполнена гетерогенной смесью, а навнешней поверхности второго стаканарасположен нагреватель.,2, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я .тем, что стакан из твердого электролита выполнен из двуокиси циркония, стабилизированного окисью кальция.3. Устройство по п.1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что в качестве ге- . терогенной смеси использован порошок ниобия с его окисью,2. Шаревский Б.А. Приборы и техника эксперимента, 1967,"Р 4, с. 171-176 (прототип).