Термоиндикатор Советский патент 1992 года по МПК G01K11/14 

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для индикации температурных неоднородностей и градиентов в объеме, например в технике обработки материалов энергией электромагнитных полей, что связано с объемным нагревом этих материалов.

Известны термоиндикаторные составы, включанрщие различные соли кобальта с гексаметилентетрамином в виде кристаллических комплексных соединений. При нагреве составов до 100°С их розовый цвет изменяется из-за уменьшения воды в кристаллогидрате. Составы относятся к типу квазиобратимых, так как после охлаждения их цвет постепенно возвращается к исходному из-за поглощения паров воды окружающей среды. Составы используются в виде тонких слоев, наносимых на поверхность контролируемых тел. Из-за непрозрачности составов использование их для индикации изменений температуры в объеме невоаможно.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является термоиндикаторный состав, включающий соль кобальта, хлорид щелочного или щелочноземельного металла и воду.

При нагреве термоиндикатор изменяет свой цвет из розового в синий в пределах . В зависимости от соотношения компонентов температура начала цветового перехода смещается от -200 до -ИОО°С. За счет прозрачности состав позволяет наблюдать изменения температуры в объеме. Недостатком состава является невозможность индикации изменения температуры выше 100°С из-за закипания воды.

Целью изобретения является расширение температурного диапазона термоиндикаторного состава в сторону высоких температур.

Предлагаемый термоиндикаторный состав, включающий соль кобальта и растворитель, содержит в качестве соли кобальта кристаллогидрат хлористого кобальта, а в качестве растворителя т глицерин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кристаллогидрат

хлористого кобальта0,02-6

Глицерин IОстальное

Цветотемпературные характеристики термоиндикаторного состава при различных концентрациях ингредиентов представлены в таблицу.

Состав при комнатной температуре представляет собой прозрачную вязкую жидкость розового цвета, который при увеличении концентрации CoClz 6Н20 переходит в малиновый. При нагреве состава цвет его изменяется, причем диапазон температур, в котором происходит изменение цвета состава, равен 80°С и зависит от концентрации CoCIa -бНаО. Чем выше эта концентрация, тем ниже диапазон температур цветового перехода. При максимальной концентрации CoCl2 -бНаО цветовой переход начинается при 30°С, а заканчивается при 110°С. При минимальной концентрации цветовой переход начинается при 240°С (см. табл.). Дальнейшее повышение температуры состава ограничено температурой кипения глицерина, которая составляет 260°С.

Цветовой переход при нагреве состава представляет собой изменение цвета от розового до голубого (при минимальных концентрациях CoCl2 6Н20) через промежуточные цветовые оттенки, которые представляют собой, по-видимому, смеси этих двух основных цветовых компонентов в различных соотношениях.

Состав готовят следующим образом. В стеклянный стакан заливают 97,5 г глицерина квалификации ч.д.а. и в нем растворяют 2,5 г CoCl2 6Н20 такой же квалификации. Получают вязкую прозрачную жидкость малинового цвета (см, табл.). Для уменьшения конвекции в состав добавляют осколки стеклянных пластин толщиной 0,1 мм. Стакан ставят в камеру СВЧ печи типа Электроника-502 и запускают нагрев. После выключения печи наблюдают изменение цвета состава. Почти весь объем, за исключением верхнего и нижнего слоев, равномерно окрашен в розовато-фиолетовый цвет, свидетельствующий, что температура объема соответствует 80-90°С. В верхних и нижних слоях объема наблюдается усиление фиолетового цвета до синевато-фиолетового, что указывает на температуру 110-120°С. В нижнем слое наблюдаются также три пятна, окрашенные в синий цвет и расположенные по окружности стакана под углом 120°. Температура этих пятбь превышает 130°С. Через некоторое время, по мере остывания, сине-фиолетовые цвета бледнеют, затем розове т и весь объем, в конечном счете, приобретает малиновый цвет.

Точность визуального определения температуры с помощью предлагаемого термоиндикатора не превышает ± 10°С. Однако она может быть повышена путем применения фотометрической аппаратуры. Как следует из таблицы, термоиндикатор может быть использован в широком диапазоне температур от 30 до 250°С, что на 150° перекрывает верхнюю температурную границу известных аналогичных составов.

Предлагаемый термоиндикатор может быть использован для изготовления имитаторов материалов, подвергаемых тепловой обработке при разработке и натурных испытаниях различной нагревательной аппаратуры. Поскольку изменения цвета состава полностью обратимы, его можно использовать многократно.

Формула изобрет.ения Термоиндикатор, включающий соль кобальта и растворитель, отличающийс я тем, что, с целью расширения температурного диапазона индикации в сторону высоких температур, в качестве соли кобальта он содержит кристаллогидрат хлористого

кобальта, а в качестве растворителя - глицерин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кристаллогидрат

хлористого кобальта0,02-6

ГлицеринОстальное

Продолжение таблицы

Изобретение относится к термометрии и позволяет расширить температурный диапазон термоиндикаторного состава в сторону высоких температур. Состав содержит 0,02-6,0 мас.% кристаллогидрата хлористого кобальта (CoCl2 •6Н20), остальное - гли- церин. Уменьшение концентрации кристаллогидрата в заданном диапазоне повышает температуру цветового перехода. Изменение цвета состава от температуры является полностью обратимым, что позволяет использовать состав многократно в диапазоне температур от 30 до 250°С. 1 табл.