HU177468B - Multilayer building part for arc suppression chambers - Google Patents

Description

A találmány többréteges építőelemre vonatkozik ívfényoltó kamrákhoz, különösképpen kamrafalakhoz, amelyek legalább egy réteg szigetelőanyaggal vannak ellátva.·

Ilyen jellegű építőelemet ír le pl. a 972 570 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás. Ennél a megoldásnál a szigetelő, felületi védelmet biztosító réteg csillám - kötőanyag-rétegből áll, mikor is szilíciumalapú kötőanyagot alkalmazunk.

Ismeretes továbbá az 1010 607 sz. NSZK-beli szabadalmi leírásból egy olyan megoldás, hogy egy vaslapra nagy elektromos átütőképességgel rendelkező lakkréteget viszünk - fel, pl. szilkonlakkot, amelyet szervetlen szigetelőanyagréteggel pl. samottal, kittel, alumíniumoxiddal, magnéziumoxiddal vagy cirkonoxiddal fedünk. Adott esetben ez mázzal is bevonható.

Ismeretes továbbá az 1028 199 sz NSZK szabadalmi leírásból egy olyan megoldás, amelynél az ívfényoltó kamra falát egy vasmag alkotja, amely egy zománcréteggel vagy eloxált alumíniumréteggel van bevonva.

Végezetül pedig az 1015 893 és 1127 984 sz. NSZK-beli közzétételi iratból ismeretes egy olyan megoldás, hogy az ívfényoltókamrákat vagy azok egy részét mágneses keramikus anyagból állítják elő.

Jelen találmány célja egy többréteges építőelem kialakítása ívfényoltókamrákhoz, amely igen jó ívfényoltó tulajdonságokkal rendelkezik, jól búja a hőterhelést anélkül, hogy működőképessége említésre méltó kárt szenvedne. Különösképpen ügyelni kell arra, nehogy vezetőképes bevonatok keletkezzenek az építőelem felületén.

A találmány szerint a kitűzött feladatot úgy oldjuk meg, hogy legalább két réteget hozunk létre, amelyek közül az egyik az alábbi három anyagrendszerből egyet, a második réteg pedig egy másikat tartalmaz:

a) magas dielektromos polarizálható ságú anyagrendszer,

b) mágneses tulajdonságú, mágneses keramikus alapanyagú anyagrendszer,

c) olyan vegyületbol álló, vagy legalább egy olyan vegyületet tartalmazó anyagrendszer, amely az ívfény hatására az oltási folyamatot nagymértékben elősegítő elemeket és/vagy vegyületeket hasítja le, továbbá a rétegek szorosan kötődnek egymás20 hoz.

Igen előnyösnek bizonyultak erre a célra azok az anyagrendszerek és vegyületek, amelyeket a 27 56 715 3. sz. NSZK-beli szabadalmi bejelentés 25 ismertet. így tehát jelen találmányunk elsősorban a régebbi szabadalmi bejelentésekben szereplő anyagrendszerek többréteges elrendezésére teljed ki.

Az egyes rendszerek találmány szerinti többréteges elrendezés folytán az egyes rendszerek előnyös fizikai tulajdonságai még jobban ki tudják fejteni hatásukat, úgy hogy az ívfényoltási hatás tovább tökéletesíthető. Ezen túlmenően az egyik anyagrendszer hordozóként használható fel vagy több másik rendszerhez, úgy hogy a kívánt cél eléréséhez elegendő, ha igen vékony rétegekben visszük 5 fel, és ennek ellenére teljes hatásfokkal működnek, így tehát a találmány tárgyát képező anyaggal ellátott kapcsolókészülékek azonos teljesítménye mellett kisebb méretben készíthetők el, vagy pedig azonos mérettel nagyobb teljesítményre alkalmasak. 1θ Azáltal, hogy a találmány szerint alkalmazandó anyagrendszer-ekbŐl egyidejűleg legalább kettőt alkalmazunk, egymással szoros kötésben, gyakorlatilag homogén réteget alkotva, a mindenkori megválasztott anyagrendszer függvényében gyors ívoltás ¹⁵ érhető el az alábbiak szerint:

Ha a magas dielektromos polarizálhatóságú anyagrendszert választjuk, a keletkező ívfény folytán az ettől függő elektromos teret oly módon hozzuk létre, hogy az építőelem felületét polarizáljuk. 20 Ezáltal — a mindenkori feltöltésnek megfelelően — az ívfény keletkezésekor létrejövő ionokra gyorsítás hat abban az irányban, hogy az ívfény megnagyobbodik, tehát a mechanikus behíváshoz hasonló folyamat megy végbe, vagy pedig az ionok a 25 dielektromosan polarizált felületeken abszorbeálódnak, így az ívfény vezetőképessége lecsökken.

Mágnesezhető anyagrendszer alkalmazása esetén önmagában ismert mágneses behívást alkalmazunk, amely együttjár a felület növelésével és annak erős 30 lehűlésével, amikor pedig olyan anyagrendszert alkalmazunk, amely az ívfény keletkezésekor termikus disszociáció útján ionizált atomokat vagy vegyületeket szabadít fel, az ívfény által létrehozott ionok pl. a gázmolekulák nem-ionos álla- 35 pótba kerülnek, ami által az ívfény elektromos vezetőképessége erősen lecsökken.

A bomlás intenzitása és ennek megfelelően az oltási folyamatot kedvezően befolyásoló hatás közvetlenül függ az ívfény energiatartalmától és 40 gyakorlatilag ez is szabályozza, mivel magasabb intenzitás esetén magasabb dielektromos polarizáció és mágneses indukció lép fel és az oltási folyamatot elősegítő elemekből vagy vegyületekből, amelyek a (c) anyagrendszerhez tartoznak, nagyobb 45 mennyiségek szabadulnak fel. Ez az önszabályozás igen lényeges, a találmány alkalmazásával elérhető előny.

A legnagyobb hatásfok akkor érhető el, ha mindhárom anyagrendszert rétegszerűen felépítve 50 alkalmazzuk, amikor is az (a) és (c) anyagrendszereket az építőelem befele irányuló oldalára vagy az ívfényoltó kamra oldalára nem önhordó vastagságban visszük fel és a (b) anyagrendszer hordozóként szolgál, mely célszerűen viszonylag jó elekt- 55 romos vezetőképességű.

Nagy dielektromos polarizálhatóságú anyagrendszerként alacsony hőmérsékleten szerves dielektrikumok, előnyösen műanyagok, pl. polipropilén, polietilén, magas hőmérsékleten pedig szervetlen di- 60 elektrikumok, így pl. titánoxid, magnéziumoxid, szilídumdioxid vagy általában föld-, alkáliföld-, alkáli- és ritka földfémek oxidjai, és/vagy cirkonátok, és/vagy sztannátok és/vagy niobátok, stb. amelyek e>6 értékűek, alkalmazhatók. Közepestől 65 alacsonyig terjedő hőmérséklettartományon belül alkalmazhatjuk a szervetlen dielektrikumok keverékeit is, amelyeket hevítési vagy zsugoritási eljárás alkalmazása nélkül, egyszerű sajtolással állítunk elő.

A dielektrikumok keverékének alkalmazásakor is ügyelni kell azonban arra, hogy a dielektromossági állandó értéke hatnál nagyobb legyen, hogy az ívfény környezetében levő építőelem felületének kielégítő mértékű polarizálása biztosítva legyen.

A mágneses tulajdonságokkal rendelkező anyagrendszer állhat báriumferritből, előnyösen báriumhexaferritből, vagy mangán-cink-ferritből, vagy nikkel-cink-ferritből. A rendszer előnyösen legalább egy fémet, pl. vasat, kobaltot, nikkelt vagy gadolinumot, adott esetben mangánt, rezet, kadmiumot, magnéziumot vagy lítiumot vagy ezek oxidját tartalmazhatja vagy ezekből áll. Előnyösen tartalmazhat továbbá egy vasoxidot, vagy pedig bárium, kalcium, stroncium legalább egyikének az oxidját, tehát alkáliföldfémek oxidjait, vagy lantán-, szamárium-, cerium-praseodym-, vagy neodymoxidot, tehát a ritka földfémek legalább egyikének oxidjait, vagy ólmot és cinket és kobalt és/vagy nikkel keverékét vagy vegyületét legalább egy ritka földfémmel együtt. Ez utóbbiakat szupramágneses anyagoknak is szokták nevezni. Lehetőleg olyan mágneses tulajdonságú anyagokat kell alkalmazni, amelyek csekély mértékű mágneses remanenciával és ugyanakkor magas polarizálhatósággal rendelkeznek csekély térerősség mellett.

Olyan vegyületeket vagy elemeket tartalmazó anyagrendszerekként, amelyek az ívfényoltási folyamatot a deionizáló elemek vagy vegyületek lehasításával kedvezően befolyásolják magas hőmérsékleteken, olyan vegyületek jöhetnek számításba, amelyek szilíciumot, lítiumot és mindenekelőtt fluort tartalmaznak. Különösen megfelelőek az alkálifluoridok, főképpen kalciumfluorid, alkáliföldfluoridok, földfémfluoridok, és a ritka földek fluoridjai. Bizonyos körülmények mellett adott esetben még szerves fluortartalmú anyagokat is pl. politetrafluoretilént alkalmazhatunk. Célszerűen fluortartalmú anyag is előállítható ferritként. Ez pl. báriumoxidból, vasoxidból és kalciumfluoridból állhat.

Magas dielektromos polarizálhatóságú keramikus alapanyagú, igen alkalmas anyagnak tekinthető az az anyag, amely legalább egy kristályfázis képzésére alkalmas oxid ásványi kristályfázisából áll, így pl. titándioxidból, drkondioxidból, magnéziumoxidból, alumíniumoxidból, kaldumfluoridból, vagy legalább két amort fázis képzésére alkalmas oxid amorf fázisából, pl. szilíciumdioxidból, egy vagy két alumínium-, bór-, magnézium-, lítiumvagy ólomoxiddal együtt, amikor is legalább az egyik oxid vagy vegyület kilencnél nagyobb dielektromos állandóval rendelkezik, és annak az említett anyagban vagy anyagokban levő hányada az egész tömeghez úgy viszonylik, hogy az anyag dielektromos állandója, nagyobb legyen, mint hat. Azáltal, hogy a találmány szerint egy kristályfázist és egy amorf fázist alkalmazunk, igen alacsony égetési hőmérséklet érhető el széles égetési intervallummal, ezen túlmenően fennáll annak lehetősége, hogy a kristályfázist olyan oxidokból vagy oxidvegyületekből állítsuk elő, amelyek már önmagukban viszonylag magas dielektromos állandóval rendelkeznek, de a zsugorításhoz magas hőmérsékletet igényelnek, mint pl. a titanátok, niobátok, cirkonátok. 5

A találmány egyik célszerű kiviteli alakjánál hordozóként egy lehetőleg jó hővezető és viszonylag jó elektromos vezetőképességű mágneses keramikus anyagot alkalmazunk, pl. tömörre zsugorított báriumferritet, mangán-cink-ferritet stb. állí-¹⁰ tünk elő és ezt az ívfényoltó kamra felőli oldalán pl. 0,2—2 mm vastagságú réteggel vonjuk be olyan anyaggal, amelynek dielektromos állandója >6, a szokásos technológiát alkalmazva, pl. rápréseléssel, mázbevonatként, szitanyomással vagy adott esetben ¹⁵ megfelelő kötő- és/vagy ragasztóanyag alkalmazásával. Erre vékony réteget vihetünk fel pl. fluoridot tartalmazó anyagból, vagy a fluoridot tartalmazó anyagot vagy a fluort lehasító anyagból, 0,1—1 mm-es rétegvastagságban, a szokásos techno- 20 lógiával.

Egy másik előnyös előállítási módnál az egyes anyagrendszereket egymás után, rétegszerűen egy présbe helyezzük és együttesen összepréseljük.

Ha kizárólag keramikus vagy üveges alkotó- 25 elemeket alkalmazunk az egyes anyagrendszerekhez és rétegekhez, úgy a préselés után célszerű adott esetben zsugorításig, sőt esetleg tömőire zsugorításig égetést alkalmazni. Erre a célra az egyes rétegeknél az alábbi összetételek bizonyultak elő- 30 ny ősnek:

1. példa

I. réteg: TiO₂ + 0-20 súly% fritt di = 0,2-2 mm

II. réteg: BaO ·6Εβ₂θ3 + 0—5 súly% fritt, előnyösen 3 súly%, dn = 1-5 mm

4. példa:

I. réteg CaF₂ + 0—8 súly% - előnyösen

3-5 súly% fritt, dj =0,1—1 mm, előnyösen 0,2-0,6 mm

II. réteg: TiO₂ + 0-25 súly%, előnyösen

8-12súly% fritt, dn = 0,2—3 mm

III. réteg: BaO · 6Fe₂O₃ + 0-5 súly%, előnyösen 3 súly% fritt, dm = 0,5-6,0 mm

5. példa

I. réteg: BaO · 6Fe₂O₃ + 0-8 súly%, előnyösen

3-5 súly% fritt, di =0,5-4 mm

II. réteg: ZrSiO4 + 0—25 súly% fritt.

Az I. rétegen mindenkor az ívfényhez legközelebb eső réteg értendő, tehát egy ívfénykamra fala esetében a belső térrel határos réteg, és pl. beilleszthető oltólemezeknél a legfelső réteg. A II. réteg az I. réteggel közvetlenül összekötött réteg és a III. réteg pedig a II. réteggel közvetlenül összekötött réteg.

Normál esetben a II. és/vagy a III. réteg az I. réteg illetve a többi réteg hordozójaként van kiképezve. Frittként előnyösen ólom-, bór-, szilikát vagy alumíniumszilikát alapú üvegfritt alkalmazható. Általában szilíciumdioxid amorf fázisából és legalább egy további oxidból (alumínium-, bór-, magnézium-, lítium vagy ólomoxidból) állhat.

Valamennyi alkotóelem, vegyület, szemcsenagyság és az egyes anyagrendszerek eljárási lépései megtalálhatók a 27 56 715 sz. NSZK-beli szabadalmi bejelentésben. A di, dn és dm értékek a mindenkori rétegvastagságokat jelzik.

2. példa		45
I. réteg:	ZrSiO4’ + 0—20 súly% fritt = = 0,2-3 mm
II. réteg:	BaO · 6Fe2O3 és/vagy mangán-cink-ferrit + 0-5 súly% fritt, előnyösen	50
	3 súly% dn = 1—5 mm	55
3. példa
I. réteg:	mázréteg, előnyösen bórszilikát-máz vagy erre az alapra felépített máz, dj =0,1—1 mm	60
II. réteg:	BaO · 6Fe2O3 + 0—8 súly% - előnyösen 3—5 súly% fritt, dn = 1 —5 mm	65

Szabadalmi igénypontok:

Claims (8)

1. Többrétegű építőelem ívfényoltókamrákhoz, különösen kamrafalakhoz, legalább egy, szigetelőanyagból készült réteggel, azzal jellemezve, hogy legalább két réteg van kialakítva, amelyek közül az első az alábbi három anyagrendszer egyikéből, a második a három közül egy második anyagrendszerből áll:

a) magas dielektromos polarizálhatóságú anyagTendszer,

b) mágneses tulajdonságú, mágnes-keramikus alapanyagból levő anyagrendszer,

c) olyan vegyületből álló, vagy legalább egy olyan vegyületet tartalmazó anyagrendszer, amely az ívfény hatására az oltási folyamatot elősegítő elemeket és/vagy vegyületeket hasít le, és a rétegek szorosan kötődnek egymáshoz.

2. Az 1. igénypont szerinti építőelem kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az anyagrendszerek egyike hordozóként van kiképezve és hogy a másik anyagrendszer (a többi anyagrendszerek) erre a hordozóra egy-egy rétegben vagy csak egy részt befedve van(nak) felvive.

3. A 2. igénypont szerinti építőelem kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a többi anyagrendszernek a hordozórétegre részekként történő felvitelénél ezek a rétegek egymás mellett és/vagy ¹ egymás felett, vagy adott esetben egymást átfedve vannak felvive.

4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti építőelem kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a i legfelső, az oltókamra felőli rétegként egy mázat alkotó, magas dielektromos polarizálható ságú anyagrendszer van elhelyezve.

5. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti építőelem kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a 2i hordozóréteg a mágneses-keramikus alapanyagú anyagrendszerből áll.

6. Az 1—5. igénypontok bármelyike szerinti építőelem kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a

5 mágneses-keramikus alapanyagú (b) anyagrendszer legalább egy ferromágneses tulajdonságokkal rendelkező Fe, Co, Ni, Mn, Cu, Cd, Mg, Li, Ga-t és/vagy egy vasoxidot és Ba, Ca, Sr, Pb, La, Sa, Ce, Pr, Nd, Zn legalább egyikének oxidját és/vagy legalább 0 egy ritkafémet és Co és/vagy Ni-t tartalmaz.

7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti építőelem kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a dielektromos (a) anyagrendszer a Ti, Zr, Al, Mg, Sr, Sn, Ba, Ca, Si oxidjainak legalább egyikét

5 tartalmazza.

8. Az 1—7. igénypontok bármelyike szerinti építőelem kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az ívfényoltási folyamatot kedvezően befolyásoló (c) anyagrendszer legalább egy fluoridból áll vagy leg- ) alább egy fluoridot tartalmaz.