Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_12257
.pdf
получения практичного и эффективного устройства. Таким образом, концевая нагрузка (2) рассчитана таким
образом, чтобы ее минимальная масса соответствовала жесткости и прочности. Использование длинных
никелевых трубок, например, длиной 3 фута, как это было принято в аппарате, изготовленном, как показано
на чертеже, существенно способствует достижению этого желаемого результата, поскольку в этом случае
требуется меньшая концевая нагрузка для снижения резонансной частоты до целевого или требуемого
значения. И снова, гистерезис и вихревые токи в никеле сопровождаются выделением тепла.
При необходимости можно принять меры для отвода тепла, например, обеспечив свободный доступ воды
внутрь трубок.
Очевидно, что в аппаратах, сконструированных в соответствии с данным изобретением, может
использоваться более одной или двух никелевых трубок 85, предпочтительно четное число трубок. В
модифицированных конструкциях в соответствии с изобретением к одинаковым концевым нагрузкам
прикреплено 4, 6, 8, 90 или более никелевых трубок. Обе торцевые поверхности предпочтительно являются
излучающими поверхностями. Разумеется, концевые нагрузки могут быть неравными и могут быть
скорректированы или взвешены любым необходимым способом. Трубки могут быть заключены, например, во
внешний стальной корпус, а крепление этого корпуса к концам может осуществляться различными способами.
Например, концевые нагрузки могут быть сформированы с помощью гибкой стальной кромки, которая может
быть приварена к наружному стальному корпусу. Никелевые трубки могут быть окружены изоляционными
трубками из подходящего материала, несущими поляризационную и управляющую обмотки. Обмотки
намотаны на изоляционные трубки, закрепленные в каркасе, изготовленном из изоляционных материалов.
Предусмотрены подходящие изолирующие торцевые пластины, скрепленные металлическими стержнями, а
центральный стержень выступает на 110 градусов на каждом конце в углубления в торцевых нагрузках для
обеспечения центрирования.
Люфт ограничивается резиновыми кольцами, а вращение предотвращается фиксирующим штифтом.
Поляризующая обмотка может представлять собой катушку проволоки, а управляющая обмотка может быть
удобно выполнена в виде медной полосы. Вода может иметь полный доступ к внутренней поверхности трубок,
или же концы аппарата могут быть защищены гибкими листами целлулоида, тонкого металла или подобного
материала. Затем внутренние поверхности трубок и пустот заполняются маслом. При желании в соответствии
с данным изобретением может быть разработана конструкция из одной трубы. В такой конструкции
предпочтительно, чтобы круглая никелевая трубка имела прорезь на небольшом расстоянии от концов трубки,
так чтобы трубка с прорезью имела вид, похожий на ротор короткого замыкания. 130 394 994 соленоидально
вдоль следующей ветви и так далее по окружности. Если постоянный ток отсутствует, структура возбуждается
с частотой, вдвое превышающей частоту переменного тока. Следует отметить, что все магнитные цепи
замкнуты благодаря непрерывным торцевым кольцам, между которыми проходят стержни.
Описанные генераторы или передатчики могут возбуждаться до продольных колебаний соленоидом или
тороидальной обмоткой, проходящей по центру каждой трубки и выходящей наружу, причем число витков
должно быть таким, чтобы необходимые намагничивающие поля достигались с помощью переменного и
постоянного тока удобной величины. Применяемый в качестве приемника аппарат сконструирован аналогично
аппарату, используемому для передачи, и, как правило, удобно использовать один и тот же аппарат 55 как
для передачи, так и для приема. В упрощенном приемнике, обеспечивающем практичную рабочую схему,
цепь постоянного тока разрывается, а эффект обратной магнитострикции, используемый в приеме,
достигается за счет остаточной намагниченности; или же приемник может питаться от аккумуляторов, или,
если от генератора или сети, необходимо добавить сглаживающие цепи для ограничения или исключения
шумов.
Датировано 4 января 1932 года.
Чарльз В. Драйсдейл, Фредерик-Дэниел Смит.
Исходная трубка состоит из двух круглых колец, соединенных множеством тонких стержней прямоугольного
сечения, равномерно расположенных по окружности колец. Сопротивление конструкции продольному сжатию
и растяжению значительно снижается за счет уменьшения поперечного сечения, и в то же время конструкция
сохраняет достаточную прочность для сопротивления механической деформации и изгибу. Низкая частота
резонанса достигается путем прикрепления концевых нагрузок к конструкции. Возбуждение конструкции в
продольных колебаниях достигается путем подачи на соответствующие обмотки переменного и постоянного
тока. Проволока намотана соленоидально вокруг конструкции таким образом, что она проходит поочередно
над стержнями снаружи конструкции и под промежуточными стержнями внутри конструкции, то есть
проволока проходит поочередно под и над стержнями снаружи и внутри цилиндра.
Когда по этой обмотке протекает переменный ток, наложенный на более сильный постоянный ток, стержни
намагничиваются в направлении своей длины, но магнитный поток в чередующихся стержнях направлен в
противоположные стороны. Намагничивание никеля вызывает сокращение его длины независимо от
направления намагничивания, так что все стержни стремятся укорачиваться и удлиняться синхронно. Таким
образом, конструкция приводится в состояние продольных колебаний. В качестве альтернативы проволоку
можно намотать соленоидом вдоль одной из ножек, а затем... ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в области магнитострикционных передатчиков и приемников для передачи и приема
звука, а также связанные с ними.
Мы, Крэрлз Виксери Драйсдалб, бакалавр британских наук, кавалер ордена Британской империи, доктор наук,
директор отдела исследований и экспериментов Адмиралтейства, Уайтхолл, Лондон, ЮЗ 1, и Фредерик
Дэниел Смит, магистр наук, член Королевского магистр искусств 1. Э. Э. из Адмиралтейской
исследовательской лаборатории, Теддингтон, Мидлсекс, оба британские подданные, настоящим заявляют о
характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и
установлены в следующем заявлении:
Применение явления магнитострикции в стержнях, проволоках, трубчатых элементах и т. д. к акустическим
приемникам и трансиверам, находящимся или не находящимся в механическом резонансе, было предложено
рядом исследователей за последние пятьдесят лет. Например, предложения по усовершенствованию
телефона Рейса 1860 года были сделаны Сильванусом Томпсоном в его патентной заявке № 2578 от 1882
года. В 1902 году в «Философском журнале» был опубликован отчет об экспериментах Хонды и Го Синидзу по
изучению вибрации ферромагнитных проводов, помещенных в изменяющееся намагничивающее поле.
Журнал, том IV, 1902, страницы (545-652). В 1919 году Маклеффиан провел ряд экспериментов с никелевыми
стержнями, используя переменное намагничивание, а в 1925 году Хларрисон провел эксперименты с
никелевыми и железными стержнями и схемой с настроенным ламповым контуром для создания переменного
магнитного поля с целью получения магнитострикционных колебаний в резонансе с собственной частотой
стержня. Однако было обнаружено, что подводные звуковые сигналы от этих конструкций имеют малую
интенсивность, и что магнитострикционный стержень, даже в резонансном состоянии, не является
практической заменой хорошо известным звуковым генераторам диафрагменного типа, таким как генераторы
Фессендена, или пьезоэлектрическим генераторам Ланжевена и Чиловского.
Описание патентной заявки
291,521 (Харрисон) описывает конструкции аппаратов, в которых электрическая энергия в цепи преобразуется
в акустические колебания и наоборот с помощью одного или нескольких проводов или тонких стержней, сеток
или подобных элементов из металла или сплава, обладающих большим значением магнитострикции для
малых магнитных полей, при этом металлический элемент расположен в магнитном поле, а сам элемент или
окружающие его катушки размещены в цепи передатчика или приемника. Описанные в данном документе
конструкции вполне пригодны для использования в качестве передатчиков и приемников для телефонной
связи, громкоговорителей и подобных устройств.
В журнале «Nature» от 31 декабря 1927 года была опубликована статья Винсента о новых методах
электрического поддержания механических колебаний (стр. 952 и далее), в которой он в общих чертах
излагает некоторые результаты, полученные с использованием магнитострикционных свойств в стержнях из
стали и никеля. Он обнаружил, что их можно с большой легкостью поддерживать в резонансном колебании, и
указал на очевидные возможности применения магнитострикционных свойств в качестве источников
колебаний и стандартов частоты.
Пирс в своих патентных претензиях
28-3,116, 313,031 Патент 314891 описывает использование явления магнитострикции для управления
частотой, а также для воспроизведения и приема звука, при этом магнитострикционный элемент может быть
выполнен в виде стержня, трубки или пучка тонких проводов, встроенных в высокоэластичный связующий
материал, или соединенных между собой припоем или сваркой в подходящих местах, или, если используется
трубка, эта трубка может быть разделена продольно для уменьшения гистерезиса и вихревых токов. В
соответствии со спецификацией
314,891 Он описывает конструкции устройств для использования в подводных и других сигнальных системах,
в которых магнитострикционный сердечник, формы которого описаны в его спецификации 313031, приводится
в колебание в резонансе с приложенной переменной намагниченностью. Он, например, предлагает
использовать единый сердечник, который, как утверждается, представляет собой стержень или проволоку,
прикрепленную к внутренним противоположным сторонам корпуса корабля, чтобы эти стороны действовали
как излучатели звука, и предполагает, что это подходит для целей звуковой сигнализации. Он также
предлагает использовать несколько стержней, концы которых прикреплены к лицевым пластинам, или же
стержни могут быть прикреплены одним концом к лицевой пластине, а другие концы снабжены защитными
пластинами. В случае наличия нескольких сердечников, они окружены катушками, которые могут быть
соединены параллельно или последовательно и через которые проходит периодический управляющий ток,
наложенный на намагничивающий постоянный ток, при этом поля соседних катушек предпочтительно
меняются местами, так что силовые линии проходят вправо через один набор стержней и влево через набор
стержней, расположенных попеременно.
Кроме того, предпочтительно, чтобы сердечники не контактировали с обмотками, чтобы уменьшить трение,
предотвращающее свободную вибрацию. Камера 80, в которой находятся катушки, герметизирована от
попадания воды при погружении, например, с помощью податливой резиновой ленты.
Настоящее изобретение относится к конструкциям магнитострикционного аппарата 85, в которых
акустические колебания высокой интенсивности передаются в воду при контакте вибрирующей поверхности с
ней, с высокой практической эффективностью преобразования электрической энергии в акустическую
(i-энергию), и, таким образом, удовлетворяют практическим требованиям для подводной сигнализации.
Согласно данному изобретению, одна или несколько трубок из никеля, никелевого сплава или другого
материала, обладающего большим коэффициентом магнитострикции для малых магнитных полей и
свободного от начальных деформаций или напряжений, а также имеющих относительно тонкую стенку,
соответствующую механической прочности, необходимой для выдерживания непрерывных продольных
колебаний, так чтобы проникновение магнитного потока было максимально возможным при этих двух
противоположных условиях, жестко закреплены в концевых нагрузках таким образом, чтобы предотвратить
любое относительное перемещение между частями, при этом массы и размеры концевых нагрузок в
сочетании с размерами и массой каждой трубки таковы, что при резонансных колебаниях трубчатого
элемента или элементов под действием требуемой периодической намагниченности величина
демпфирования, приложенного к вибрирующей системе, такова, что обеспечивается практически
максимальное преобразование электрической энергии в звуковую энергию, передаваемую в воду.
Далее будут описаны некоторые типовые конструкции, при этом в первую очередь будет использован чертеж,
прилагавшийся к предварительному техническому заданию. Изображен двухтрубный передатчик или
приемник, в котором две трубки 1 из никеля или никелевого сплава, тщательно отожженные таким образом,
чтобы исключить любые начальные деформации или напряжения, а также окисление или другие примеси,
установлены в концевых нагрузках 2 и 4 из ферромагнитного материала, так что вся конструкция образует
замкнутую магнитную цепь. Показано, что концевая нагрузка 2 больше, чем концевая нагрузка 4, и,
следовательно, в фазе 130 движение более тяжелой концевой нагрузки меньше, чем движение более легкой
концевой нагрузки 60. Между концевыми нагрузками, но ближе к более тяжелой концевой нагрузке, находится
плоскость, в которой отсутствует движение, то есть узел. Из двух торцевых поверхностей 9 и 10, поверхность
10 большей торцевой нагрузки 2 будет, как правило, использоваться в качестве излучающей поверхности,
контактирующей с водой, и, таким образом, будет представлять собой поршневой источник, излучающий
звуковую энергию в воду. Его движению противодействует реакция воды на него; ту часть этой реакции,
которая оказывает демпфирующее воздействие на движение, можно рассчитать математически (см. «Теория
звука Рэлея», том II, стр. 165) или найти экспериментальным путем.
Если же движение чрезмерно затухает из-за реакции воды, то осциллятор не сможет достичь достаточной
амплитуды колебаний, и излучение звуковой энергии будет незначительным. С другой стороны, если
движение 80 недостаточно затухает за счет реакции воды, осциллятор достигает большой амплитуды
колебаний, но все еще неэффективен, поскольку большая часть энергии колебаний тратится на преодоление
внутреннего трения, возникающего из-за вязкости металлических частей, вихретокового затухания,
гистерезисного затухания, трения в точке крепления осциллятора к раме судна и так далее. Существует
оптимальное условие, при котором затухание, возникающее в результате реакции воды, позволяет
передавать звуковую энергию воде до достижения максимального значения.
Если осциллятор будет использоваться с водой 95, контактирующей с поверхностями 9 и 10, и желательно,
чтобы каждая поверхность издавала звук одинаковой интенсивности, то концевые нагрузки 2 и 4 должны быть
одинаковыми во всех отношениях. Когда излучение звука 100 в воду ограничено одной поверхностью, то
концевые нагрузки будут неравными из-за различной степени затухания, обусловленной контактом концевых
нагрузок со средами разной плотности. 105 Желаемое оптимальное состояние в этом устройстве достигается
за счет правильного распределения концевых нагрузок 2 и 4. Очевидно, что увеличение массы груза 2,
контактирующего с водой, приводит к уменьшению его амплитуды; это, в свою очередь, уменьшает
демпфирующий эффект реакции воды на него, поскольку в пределе, когда масса 2 чрезвычайно велика, её
движение очень мало, и излучение звуковой энергии от неё также мало.
Известно, что проникновение переменного магнитного потока в проницаемый и проводящий материал сильно
ограничено вихревыми токами, поэтому эффективным является лишь тонкий слой толщиной 120 на внешней
поверхности трубок или стержней. По этой причине трубка с очень тонкой стенкой является наиболее
эффективной; однако часть концевой нагрузки 2 утоплена, как показано на рисунке 3, образуя отверстия
большего диаметра, чем диаметр трубок 1.
Если W — масса трубок, min — масса одной из концевых нагрузок, M — масса другой концевой нагрузки, и θ =
W C, где w = 27rw, частота, l — длина трубки, c — скорость звука в материале трубки, то формула для
собственных частот колебаний имеет вид: M + M tan θ = 6xmxM. Эта формула описывает обычный случай,
когда среды различной плотности контактируют с поверхностями концевых нагрузок, так что, как правило,
желательно передавать звук в среду, контактирующую с одной из концевых нагрузок. Если одна и та же среда
контактирует с обоими концевыми нагрузками, и требуется передать звук одинаковой интенсивности в среду с
обоих концов осциллятора, то, очевидно, концевые нагрузки будут одинаковыми.
Одним из важнейших условий успешной работы является отсутствие относительной свободы между концами
труб 1 и нагрузками 2 и 4, и для достижения этого результата трубы изображаются с расширенными концами,
как это принято в практике работы с котловыми трубами, при концевых нагрузках. Для повышения прочности
соединения, а также для дальнейшего уменьшения вероятности вибрации в нем, трубы 1 имеют ребристую
поверхность, которая при расширении устьев труб плотно прижимается к контактным поверхностям концевых
нагрузок. Концы раструба и выступы обозначены цифрой 5.
f:Этот способ крепления, в частности, расширение отверстия, обеспечивает более эффективное соединение,
чем то, которое можно получить с помощью винтового соединения, поскольку, если зазоры в винтовом
соединении не заполнены твердым цементом, концы трубок w5 Bill, как бы тщательно ни были выполнены
винтовые соединения, не обеспечивают плотного контакта с концевыми нагрузками в каждой точке резьбы.
На рисунке трубки снабжены соленоидными обмотками 6 для пропускания необходимых намагничивающих
токов. Дальнейшее замыкание цепей переменного магнитного поля может быть осуществлено с помощью
ряда магнитных штамповок или пластин 7, соединенных болтами 8 с концевыми нагрузками.
cПолностью собранный, как показано на рисунке, осциллятор будет колебаться в продольном направлении в
основном резонансном режиме колебаний, при котором концевые нагрузки движутся в противоположных
направлениях. 394,994 Трубка может быть лишена механической прочности и жесткости. Выбор подходящей
толщины стенки трубы должен основываться на тщательном компромиссе между этими противоречивыми
условиями. Например, в некоторых случаях желательно использовать толщину стенки не более 1/16 дюйма
или менее 1/32 дюйма для никелевой трубки, предназначенной для вибрации с частотой от 1000 до 1000
циклов в секунду. Беспорядочное использование трубок или стержней без тщательного учета толщины стенок
не приводит к эффективному генерированию звуковой энергии.
Известно также, что выбор и подготовка магнитострикционного материала имеют важное значение.
Необходим значительный магнитострикционный эффект, то есть сравнительно большое изменение длины,
возникающее в результате приложения намагничивающего поля.
Анализ имеющихся материалов показывает, что никель является наиболее подходящим материалом, однако
использование никелевых трубок, полученных от производителей, может привести к неэффективной работе.
Тщательная и точная термообработка необходима для достижения максимального магнитострикционного
эффекта. Отжиг никеля должен проводиться в тщательно контролируемых условиях, касающихся
температуры, времени, скорости охлаждения и окружающей атмосферы. Кроме того, в процессе отжига
никель необходимо защищать от нежелательных химических загрязнений, например, от чрезмерного
поглощения углерода. Хорошие результаты достигаются путем длительного отжига в водороде при
температуре около 12000 °C или в вакууме при температуре около 10000 °C с дегазацией или без нее, но
предпочтительно с дегазацией, и последующего охлаждения до обычной температуры. Подобная
термическая обработка иногда приводит к десятикратному увеличению магнитострикционного эффекта;
поэтому она является важным фактором при создании эффективного осциллятора.
Теперь обратимся к чертежам, прилагаемым к полной технической спецификации, Рисунок
1
На рисунке 2 показан вид с торца, а на рисунке 2 — поперечное сечение восьмилампового передатчика, на
рисунке 3 — горизонтальное поперечное сечение, а на рисунке 4 — частичное поперечное сечение
однолампового передатчика.
Обращаясь теперь к рисункам 1 и 2, восемь трубок 11 изготовлены из никеля или никелевого сплава с
высоким коэффициентом магнитострикции и имеют относительно тонкие стенки; трубки показаны
расширенными при концевой нагрузке 12, а дальнейшее упрочнение соединения достигается путем обжима
концов трубок над концевой нагрузкой, как показано на рисунке 13.
Концевая нагрузка 12 выполнена в виде цельного элемента с кольцевой гибкой кромкой 14, соединенной с
наружным цилиндрическим фланцем 15. Этот фланец 15 входит в уменьшенную часть 16 наружного
металлического корпуса 17 и крепится к нему, например, сваркой, образуя водонепроницаемое соединение.
Внутри корпуса 17 и рядом с каждой концевой нагрузкой находится изоляционный диск 18, имеющий восемь
отверстий для обеспечения зазора между восемью трубками 11; изоляционные диски соединены между собой
и удерживаются параллельно болтами 19, шайбами 20, гайками 21 и стопорными штифтами 22. Центральный
стержень 23 проходит через изоляционные диски 18 и свободно входит в углубления 24 в концевых нагрузках
12, при этом на концах стержня 23, между изоляционными дисками 18 и концевыми нагрузками 12,
установлены толстые резиновые шайбы 75 25. Центральный стержень 23 служит для центрирования
изоляционных дисков 18.
Для того чтобы расположить изоляционные диски 18 относительно зазора трубок 11, установочные штифты
26, закрепленные на изоляционных дисках 18, входят в углубления 27 в концевых нагрузках 12.
Металлические трубки 11 окружены изоляционными трубками 28, которые устанавливаются путем вставки в
углубления изоляционных дисков 18. Трубки 28 снабжены обмоткой постоянного тока и обмоткой переменного
или импульсного тока; эти обмотки не показаны на чертеже; обмотка постоянного тока служит для
намагничивания трубок 11, а другая обмотка служит для создания переменного или импульсного
намагничивания, вызывающего магнитострикционные колебания. Обмотки постоянного тока для ламп 11
соединены последовательно таким образом, что магнитный поток устанавливается во всех лампах, но в
соседних лампах – в противоположных направлениях, а обмотки переменного или импульсного тока
соединены аналогичным образом.
При желании концевые нагрузки 12 могут быть изготовлены из ферромагнитного материала, чтобы вместе с
трубками 11 образовать замкнутую магнитную цепь для намагничивания постоянным током. Очевидно, что
для целей подводной сигнализации вода имеет доступ к внутренней части трубок 11, и, таким образом, любое
тепло H1O, выделяемое гистерезисом и вихревыми токами в трубках 11, отводится водой.
В качестве альтернативного способа предотвращения коррозии металлических деталей концевые нагрузки
снабжены крышками из целлулоида, тонкого металла или другого подходящего материала, а трубки и зазоры
между концевыми нагрузками и крышками заполнены маслом или другой подходящей жидкостью. 120 Если
требуется использовать трубки с толщиной стенки, превышающей указанную выше, между двумя
непрерывными концевыми участками трубок можно предусмотреть один или несколько пазов для уменьшения
эффекта вихревых токов 125 3ffect.
Хотя описанные выше конструкции в одном случае представляют собой двухтрубный передатчик, а в другом
— восьмитрубный, следует понимать, что имеется 130 394,994 окантовка 14 и наружный фланец 15, к
которому крепится внешний водонепроницаемый корпус 17.
Фланцы 15 в показанных конструкциях могут быть исключены, а наружный кожух 17 может быть установлен на
гибкой кромке 14.
Хотя в описанных выше конструкциях обмотки, используемые для возбуждения, указаны как соленоидальные,
обмотки, конечно же, могут быть тороидальными 75, если расположить обмотку так, чтобы она проходила по
центру каждой трубки и возвращалась наружу трубки, причем число витков должно быть таким, чтобы
необходимые намагничивающие поля достигались с помощью переменного или импульсного и 80 постоянного
тока удобной величины.
Хотя описанные выше конструкции предназначались для передатчиков акустической энергии, их, конечно же,
можно использовать и для приемников акустических колебаний 85, и на практике обычно удобно использовать
одно и то же устройство как для передачи, так и для приема. При использовании в качестве приемника цепь
постоянного тока может быть разорвана, и эффект обратной магнитострикции, используемый в приеме, может
быть получен за счет остаточной намагниченности. В качестве альтернативы, намагничивание может быть
получено путем подачи постоянного тока на обмотку от аккумулятора, или, если этот ток подается от
генератора или сети электропитания, предпочтительно использовать сглаживающие цепи для ограничения
или исключения шумов, которые могут искажать принимаемые сигналы. 100 Один из примеров
восьмитрубного передатчика, в котором вода контактирует с обоими концами и который имеет конструкцию,
описанную со ссылкой на рисунки 1 и 2 чертежей, прилагаемых к полной спецификации, состоит из восьми
никелевых трубок длиной 36 дюймов каждая, внутренним диаметром 14 дюймов и внешним диаметром 1
дюйм, общим весом 24 фунта.
Эффективная масса каждой концевой нагрузки составляет 28 фунтов. Резонансная частота этого передатчика
составляет почти ровно 110 Гц, что соответствует 1000 циклам в секунду.
Другой пример многотрубного передатчика с частотой 1000 циклов в секунду, в котором вода контактирует
только с одной поверхностью, состоит из 24 никелевых трубок длиной 33,5 дюйма каждая, с внешним
диаметром 15,5 дюйма и внутренним диаметром 14 дюймов, при общей массе трубок 32,5 фунта. Диаметр
концевых нагрузок составляет 16 дюймов, толщина нагрузки, образующей излучающую поверхность, равна
100 фунтам.
при этом толщина другого конца нагрузки составляет 5 дюймов, а масса — 33 фунта. 125 Подробно описав и
определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_394995.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=394995&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB394995A
[]
u_- J1X_'--:, V-.7X,AN
PAEN 1PDE;C 1.1 I-.,T
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявки: декабрь. 29, 1931. № 27.135/32. 394 (Дополнение к патенту № 394990 от декабря) 29,
1931. ) (Выделено из № 294 990. ) Полный комплект слева: 9 сентября 1932 г.
Окончательная версия принята к публикации: 29 июня 1933 года.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Производство галогенсодержащих производных антрахинонового ряда.
Я, Уилфред Уильям Гроувс, подданный Великобритании, проживающий по адресу: Саутгемптон Билдингс, 30,
Лондон, W.C. 2, настоящим заявляю, что сущность данного изобретения (в сообщении, полученном от меня
из-за границы компанией I. G. Farbenindustrie Aktiengesellschaft, акционерным обществом, организованным в
соответствии с законодательством Германии, из Франкфурта-на-Майне, Германия) заключается в
следующем: данное изобретение относится к производству галогенсодержащих производных
антрахинонового ряда путем воздействия галогена на подходящий ароматический дикетон, содержащий
галоген и метильные группы, в условиях реакции, при которых атомы водорода метильных групп полностью
или почти полностью замещаются атомами галогена, и подвергания полученных таким образом
галоген-метильных соединений действию омыляющего и замыкающего кольца агента. В качестве подходящих
исходных материалов можно, например, использовать дикетоны, получаемые конденсацией
дифенилдикарбоновой кислоты или дихлорида дихлорида ксиловой кислоты в соотношении 1:5 с
3-хлорэтилбензолом. Таким образом, становится возможным получение галогенантрахиноновых производных
сложной структуры, которые ранее не удавалось получить другими методами.
Обработка галогенметилдикетонов галогенирующим агентом с целью введения атомов галогена в метильные
группы предпочтительно проводится в присутствии нейтрального растворителя или разбавителя, такого как
трихлорбензол, и предпочтительно путем облучения реакционной смеси светом, например, светом ртутной
лампы. Растворитель удаляется подходящим способом, например, путем перегонки с паром, а оставшееся
вещество впоследствии подвергается омылению и замыканию кольца.
Следующие примеры иллюстрируют изобретение [Цена 11-], при этом части указаны по весу: 1). 84 части
4:41-дифенилдикарбоновой кислоты-дихлорида суспендируют в 360 частях 3-хлор-1-метилбензола; при
перемешивании к этой смеси порциями добавляют 120 частей хлорида алюминия. После перемешивания в
течение двух часов на паровой бане реакционную смесь разлагают водой, а избыток 3-хлор-1-метилбензола
удаляют перегонкой с паром. После обработки соединения 55 обычными методами продукт конденсации
получают с хорошим выходом. После перекристаллизации из ледяной уксусной кислоты кетон плавится при
температуре 1480-1500 °C. 60 частей полученного 2,21-диметил-4,41-дихлор-1,11-дибензофенона растворяют
в 100 частях трихлорбензола и полностью хлорируют в метильных группах при перемешивании и облучении
смеси светом. Продукт выпадает в осадок в кристаллической форме. После разбавления небольшим
количеством бензола твердое вещество фильтруют под вакуумом и осторожно высушивают.
Полученное таким образом соединение 70 представляет собой
2:21-ди-(со-трихлорметил)-4:41-дихлор-1:1-дибензофенон, плавящийся при температуре 370-3800 °C.
- 20 частей этого продукта вводят в 200 частей концентрированной серной кислоты (0,75%) и перемешивают в
течение 2 часов при обычной температуре. При этом замыкание кольца происходит с интенсивным
выделением соляной кислоты. После обработки получают 7:71-дихлор2:21-диантрахинонил в чистом виде
(80%) и с хорошим выходом. В нитробензоле оно очень плохо растворяется, в концентрированной серной
кислоте растворяется до красного раствора и способно образовывать характерную антрахиноновую смесь. 85
2) При воздействии 3-хлор-1-метилбензола на дихлорид 1:5-нафталендикарбоновой кислоты по методу
Фриделя-Крафтса получают смесь 1:5-нафталендикарбоновых кислот, плавящихся при температуре 195-2°C,
которая, согласно следующей формуле I-III, может содержать дикетоны C.
6,5 частей этой смеси растворяют в 6,50 частях трихлорбензола и обрабатывают, предпочтительно при
воздействии света, при температуре 167-170 °C хлором до тех пор, пока увеличение массы не составит 32
части.
После этого трихлорбензол удаляют путем дистилляции с использованием пара. Остается хрупкое,
стекловидное, желтое, смолистое вещество.
2
.5
Часть полученного таким образом продукта вводят в 125 частей концентрированной серной кислоты. Затем
всю смесь медленно нагревают до 1500 °C, при этом при 1100 °C начинается интенсивное выделение соляной
кислоты, и нагрев до 1500 °C продолжается до тех пор, пока выделение соляной кислоты не прекратится.
Затем массу высыпают на лед, твердое вещество фильтруют под вакуумом и промывают водой и
разбавленным раствором карбоната натрия. Этот последний этап необходим для удаления карбоновых
кислот, которые могли образоваться в процессе обработки 10-хлорметилхлорфенил-1,5-нафталендикетонов
формул II и III. Оставшийся кристаллический желтоватый осадок представляет собой
10-фенил-дихлордифталоилнафтален следующей формулы:
=0 r, который был образован из 1:5-ди-(21метил-4'-хлорбензоил)-нафталина формулы I.
P3: 31i дихлордифталоилнафталин может быть перекристаллизован из хлорнафталина. Очищенный продукт
имеет температуру плавления выше 2900 °C. Он малорастворим в концентрированной серной кислоте,
образуя густой раствор. Цвет его щелочного резервуара — грязно-фиолетовый.
Дата: 29 сентября 1932 года.
Компания ABEL & IMRAY выступает в качестве представителя заявителя.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Производство галогенсодержащих производных антрахинонового ряда.
Я, Уилфред Уильям Гроувс, подданный Великобритании, проживающий по адресу: Саутгемптон Билдингс, 30,
Лондон, W.C. 2, настоящим заявляю о характере данного изобретения (сообщенного мне из-за рубежа
компанией I. G. Farbenindustrie Aktiengesellsehaft, акционерным обществом, организованным в соответствии с
законодательством Германии, из Франкфурта-на-Майне, Германия) и о том, каким образом оно должно быть
выполнено, что будет подробно описано и установлено в следующем заявлении.
Данное изобретение представляет собой усовершенствование или модификацию изобретения, описанного в
Спецификации № 3.5,907 от 1931 года (серийный номер).
394,990).
Данная спецификация описывает производство галоген-антитрахинонового автомобиля!
3
-оксиловые кислоты путем воздействия галогена на галогенметилбензофленонное соединение следующей
общей структуры X CH C% 11 0, где X обозначает 1-гидроксиловый эфир, 6(.
-094,99.5 394,995 с целью полного или почти полного замещения атомов водорода метильных групп атомами
галогена, и подвергания полученных таким образом метильных соединений галогенов действию агента,
обладающего одновременно омыляющим и замыкающим кольцо действием.
Настоящее изобретение относится к производству производных антрахинона более сложной структуры, в
которой антрахиноновый комплекс содержится дважды, путем замены галогенметилбензофенонов,
используемых в качестве исходных материалов при производстве, описанном в пункте А5, указанными
соединениями, структура которых, по-видимому, образована остатками двух галогенметилбензофеноновых
соединений, таких как 2:21-диметил-4:41-дигалоген-10:101-дибензофенонил следующей формулы:
Hrn\(8CH3 H3C "1g, который легко получить конденсацией: галогенида 4:41-дифенилдикарбоновой кислоты с
мета-галогентолуолом по методу Фридельнрафта или 1:5-ди-(21-метил-411-галогенбензоил)-нафталина
следующей формулы:
con ClH3 CO HPi, который можно получить аналогичным образом путем конденсации галогенида
1:5-нафталендикарбоновой кислоты с мета-галогентолуолом.
При обработке этих соединений галогеном, предпочтительно в присутствии нейтрального растворителя или
разбавителя, и одновременном воздействии на реакционную смесь света, например, света ртутной лампы,
атомы водорода метильных групп полностью или почти полностью замещаются атомами галогена.
Полученные таким образом галогенметильные соединения при воздействии агента, обладающего
одновременно омыляющим и замыкающим кольцо действием, такого как концентрированная серная кислота,
дают соответствующие производные антрахинона, а именно 7:71-дигалоген-2:21-диантрахинонилы формулы:
o o H19- Ht o 0 и /3: ll-Bz-дигалоген-l: 2: 5: 6-дифталоилнафталины формулы:
5
QO Следующие примеры иллюстрируют изобретение, при этом компоненты указаны по весу:
1)
В суспензионную смесь, при перемешивании, порциями добавляют 4 части 4:41-дифенилдикарб-5-оксиловой
кислоты дихлорида в 360 частях 3-хлор-1-метилбензола, после чего порциями добавляют 120 частей хлорида
алюминия. После двухчасового перемешивания на паровой бане реакционную смесь разлагают водой, а
избыток 3-хлор-1-метилбензола удаляют перегонкой с паром. После обработки соединения 6 обычными
методами продукт конденсации получают с хорошим выходом.
После перекристаллизации из ледяной уксусной кислоты кетон плавится при температуре 148–1500 °C.
Полученные таким образом части 2:21-диметил-4:41-дихлор-1:11-дибензофенона растворяют в 100 частях
трихлорбензола и полностью хлорируют по метильным группам при перемешивании и воздействии света на
смесь. Продукт At; разделяется на кристаллические формы. После разбавления реакционной смеси
небольшим количеством бензола твердый осадок фильтруют под вакуумом и осторожно высушивают.
Полученное соединение представляет собой 2,21-ди-(0-трихлорметил) - 4,41-дихлор - 1,P-дибензофенон,
плавящийся при 370-380 °C.
Часть этого продукта вводят в 200 частей концентрированной серной кислоты, и всю смесь перемешивают в
течение 2 часов при обычной температуре 85°C, в результате чего происходит замыкание кольца с
интенсивным выделением соляной кислоты. После обработки реакционной смеси получают
7:71-дихлор-2:21-диантрахинонил в чистом виде и с хорошим выходом. В нитробензоле оно очень плохо
растворяется, в концентрированной серной кислоте растворяется до красного раствора и способно
образовывать характерную арабиноновую смесь.
2) При взаимодействии 3-хлор-1-метилбензола с 1:5-нафталендикарбоксилатдихлоридом дихлоридом
ксиловой кислоты по методу Фриделя-Крафтса I-II получают смесь 1:5-нафталендикетонов, плавящихся при
19,5-200 °C, которая, согласно теории, может содержать дикетоны следующей формулы I-III: EP mIn CoY Ct.
6,5 частей этой смеси растворяют в 650 частях трихлорбензола и обрабатывают, предпочтительно при
облучении 15% светом, при 167-11,00 °C хлором до тех пор, пока увеличение массы не достигнет 32 частей.
Затем трихлорбензол удаляют путем перегонки с использованием пара. Остается хрупкое, вязкое,
желтоватое, смолистое вещество.
2.5 Часть полученного таким образом продукта вводят в 125 частей концентрированной серной кислоты.
Затем всю смесь медленно нагревают до 1503 °C, при этом при 1100 °C начинается интенсивное выделение
соляной кислоты, а температура поддерживается на уровне 15 °C.
до тех пор, пока не прекратится выделение соляной кислоты. Затем массу выливают на лед, твердое
вещество фильтруют под вакуумом и промывают водой и разбавленным раствором карбоната натрия Q.
Последний этап предназначен для удаления любых карбозиловых кислот, которые могли образоваться в
процессе обработки (0-хлорметилхлорфенил-1,5-нафталендикетонов формулы II или III). Оставшийся
кристаллический желтый осадок представляет собой 1,5-дихлордифталоилнафтален следующей формулы:
0 который был образован из 1:5,ди(2L-метил-41-хлорбензоил)-нафталина формулы I.
3: /' - дихлордифталоилнафталин - может быть перекристаллизован из хлорнафталина. Очищенный продукт
имеет температуру плавления выше 2900 °C. Он малорастворим в концентрированной серной кислоте,
образуя желтый раствор. Его щелочной резервуар имеет грязно-фиолетовый цвет.
Теперь, подробно описав и определив природу моего изобретения и то, каким образом оно предназначено...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_394996.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=394996&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
Соседние файлы в папке патенты