ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения технологической разработки

Рабочая жидкость (РЖ) представляет собой раствор ионофора в жидком органическом растворителе, характеризующийся числамипереноса количества электричества катиона ианиона, близкими к 0,5, Ионофором является гексафторофосфат калия, а растворителем -пропиленкарбонат (4-метил-1,3-диоксоланон-2). Концентрацияионофора составляет от 1,0 • 10 ^-4 до3,0•10 ^-4 кг-экв•м ^-3. Гексафторофосфат калия, в отличие от других ионофоров, не катализируеттермическийраспадпропиленкарбоната. Стабильность резистивных свойств РЖ сохраняется в диапазоне температур окружающей среды от 230 до 473 К при незначительной емкости составляющей полного электрического сопротивления электролитических ячеек. РЖ инертна к коррозионностойким сталям, имееттемпературы замерзания и кипения,практически соответствующие чистому растворителю (Т _зам = 223 К, Т _кип = 515 К).

На рисунке 1 представлена гистограмма влияния температуры на оптическую плотность и удельную электропроводность растворов ионофоров в пропиленкарбонате.

Условия испытаний: температура - +200°С; продолжительность термомостатирования - 218 часов; сосуды - стеклянные герметичные ампулы (6 шт.),содержащие металлический образец из стали 12Х18Н10Т.

Оптическая плотность (d) в относительныхединицах, сравнительно с ампулой, заполненной ПК, не помещенной в термостат.

Удельная электропроводность ( ) в См •м ^-1.

Верхние столбцы -dпосле термостатирования.

Нижние столбцы: незаштрихованные- до термостатирования, заштрихованные - после термостатирования. Ампулы содержат:

1.ПК, без растворенного ионофора;

2.Калия тетрафтороборат, К[ВЕ ₄], в ПК, 3 • 10 ^-3кг-экв •м ^-3.

3.Никеля перхлорат,ni(cio₄) ₂.в ПК, 2,5 • 10 ^-5 кг-экв •м ^-3.

4.Фенилсульфотетрафтороборат,phs[bf₄] в ПК, 3•10 ^-4 кг-экв•м ^-3.

5.Фенилсульфогексафторофосфат,phs[pf₆] в ПК, 2•10 ^-4 кг-экв•м ^-3.

6.Калия гексафторофосфат,k[pf₆] в ПК, 2,2 •10 ^-4 кг-экв •м ^-3.

На рисунке 2 показана зависимость эквивалентной электропроводности () в См•м² • кг-экв ^-1 и электрической емкости измерительной ячейки (С) в нФ для растворовk[pf₆] в ПК от концентрации (m) в степени 1/2, (mв кг-экв •м ^-3)

1- эквивалентная электропроводность;

2- электрическая емкость измерительнойячейки с платиновыми электродами. Температура 298 К.

Данные на рисунке 2 таблицы 1 могут быть использованы для расчетов преобразователей угла наклона при их проектировании.

Выбор диапазона концентраций РЖ.

Уменьшение межэлектродной емкости электролитической ячейки, каковой по существу является преобразующий элемент измерителя угла, связано с известным эффектом аномальных изменений диэлектрической постоянной неводных растворов с их концентрацией в области больших разбавлений. Как видно на рисунке 2 до концентрации примерно 3•10 ^-4 кг-экв•м ^-3 емкость измерительной ячейки возрастает относительно мало. Поэтому указанная концентрация может считаться максимальной для РЖ с удельной электропроводностью, равной 7,6 •10 ^-4 См •м ^-1. При конструировании преобразователя угла наклона цилиндрического типа такая величина удельной электропроводности РЖ позволяет реализовать сопротивление отдельной электролитической ячейки примерно в 8 кОм.

Минимальной концентрацией РЖ по этомупризнаку следует считать 1.0•10 ^-4 кг-экв•м ^-3,

чтосоответствуетудельнойэлектропроводности2,6•10 ^-4См•м ^-1,которая обеспечит электрическое сопротивление для той же упомянутой выше конструкции преобразователя величиной в 23 кОм.

Очевидно, что диапазон концентраций РЖ1.0•10 ^-4-3•10 ^-4 кг-экв•м ^-3 обеспечивает также реализацию сопротивлений 8,5 - 12,5 кОм,характеризуемых как оптимальные при питании преобразователя переменным током напряжением 4 В.

Преобразователиугланаклонацилиндрического типа, изготовленные изстали 12Х18Н10Т (электроды, корпус),включающие также детали из фторопласта и стекла (электроизоляционные материалы), заполненныеРЖ сm= 2,2•10 ^-4 кг-экв•м ^-3k[pf₆] в ПК, как опытныеобразцы, были подвергнуты температурномувоздействию, аналогичному скважинным условиям (Т = 473 К). Время их выдержки в воздушном термостате составило 200 часов. Результаты наблюдений представлены в таблице (см. таблицу 1).

Кроме того, определено,что электрическое сопротивление отдельной ячейки преобразователя (между коаксиальными поверхностями электрода и цилиндрического канала корпуса) при угле наклона 0° до испытаний составило 12,99 кОм, после испытаний - 13,13 кОм, а межэлектродная емкость - соответственно 0,114 нФ и 0,130 нФ.

Незначительность изменений активной и емкостной составляющих сопротивления, а также калибровочная характеристика (таблица) преобразователей позволяют считать, что при эксплуатации последних при повышенных температурах в определенной мере сохраняется идентичность состояния электродной системы и РЖ, составляющих преобразующий элемент.

Разработка входит в инновационный проект «Геофон-гидрофон ГГ-3», представленный наivМосковском Международном салоне инноваций и инвестиций.

Рис. 1 Гистограмма влияния температуры на оптическую плотность и удельную электропроводность растворов ионофоров в пропиленкарбонате

Рис. 2 Зависимость эквивалентной электропроводимости () и электрической емкости (С) измерительной ячейки от концентрации (М ^1/2)

Таблица 1

Градуировочная характеристика преобразования угла наклона цилиндрического типа

Примечание:

u- выходное напряжение, мВ. Напряжение питания - 4В. Частота - 1000 Гц

град. - абсолютное отклонение от расчетного значения (включает погрешности установки задания угла функционирования преобразователя и электрической схемы измерений). Температура измерений - 25±1 ⁰С. Термостатирование при 473 ⁰К