HUT59253A - Electric conductor controlling the temperature of itself - Google Patents

Description

A találmány tárgya olyan viUneos vezető kospeslt« amely egy villamos híAWaa fütőollenálláakánt alkalmasra saját hőmérsékletét önmaga korlátossá· Est a tulajdonságot néha önesabályosáenak nevezik és os a jelenség abban áll, hogy ha a kemptelt elem hőmérséklete növekszik, megnő gs el· lenállása és ennék következtében leosökkon a rajta hé tenné· jában felszabaduló teljesítmény* a konposlt összetételétől függő adott hőmáreékleten a renásaer stebilisálóaik, a fel·

vett teljesitiaény ninlamera csökken és ettől kezdve a fűtőelén külön termosztát nélkül állanáé hőaóxsékleten

Ks az önsaahályosó tulajdoneég azért fontos egy fűtőrendszer biztonsága s»eE5>ontjából, sert a texsnosstátos ssabályozás ezeknek az anyagoknak lényeges belső tulajdonsága, esi ninea összefüggésben a hőtágslással vagy egy kettős· tón elhajláséra! temosztáló áraoköri ölesekkel· ás Önssabályozó körözitek jól isasrtok* ős esek nind vlUasosae vezető részecskékkel* táláéul koronaal töltött félig kristályos polinézeken· Dóidéul nollolefineken alapulnak· A kutatók uav 444^^^^^^^4^4949 ^^F^^4494^4^4 ^^^^4494^4944 _i^^^F 414 4^^^^94^^^4 91444^^4,4^^, 4^F^*^F^^^^^944^44 ·*·* 4^44^^4 ^4 9*4^9F 44^49*4 ^44^^^1^^4 tartják* hogy köroyezsti hőnérsékloten a peliner nátxdsbaa a asénrészesakék eosásaal érintkeznek· esi 1 ehm/an körüli fajlagos ellenállást oredaényezi de ha a konpozit a rajta átfolyó árastól negselegszlk, azon a pontok* ahol a pollaer elveszti kxistályossdgét» nagy térfogatváltozás következik be és sível ez a kiterjedés sokkal kevesebb* siet a koros· ssenooéké, Így ez otóbbi résseoákék távolabb kerülnek egy* sástól* esi a kooptált ellenállásának a aegnövekedését erednényosl· A beozánolók szerint lehetséges* hogy az ellenállás 1*5-0 nagyságrenddel nő nog«

Ka egy neavezető aátrixhoz villanáson vesető azé»· esés kötőanyagot adunk* a nemzető rendszer egy kritikáé* jellegzetesen 7 térfogat^ töltőanyag konoentráoló esetén éles átnenottel vezetővé válik* de ezek a keverékek állandó telje· sitsényt felvevő anyagok és úgy viselkednek, siet a hagyoeái* nyes ellenállások· Továbbá az ilyen koqpozitoknak a villanó* vesetőképossége nagy «értékben függ az alkalnasott koron faj· tájától és tulajdonságaitól* ugysint a sseooseaórettől* az • >· aggregátum alakjától ® rieieeeltt powiittitoól· A nagy MMetO, tehát kia ssemoseméretü rewW tölbőadyag általában sagasabb vezetöképességü kSRg>oslt^st eredményez*

Míg a vezető szénnel töltött polimereket az ipar· bán sokazor alkalmazzák. van esőknek néhány komoly hátrányuk is, mint például a villamos reprodukálhatóság hiányát amiről azt tartják. hogy olyan strukturális változásuk kövolkeeaénye. amelyek a fütőellenálláaként használt koagpozitban a melegedést w lehűlést siklósok során mennek végbe*

A teshnika állása szerint az efféle villamos változások olyan polÍBerksverékek alkalmasásával küszöbölhetek ki. amelyek térhálóaithatók és a azénréaeeoekéket Így az aj térhálóBatba kötve a vezetést stabilizálják* A 3 858 144 száma Amerikai Bgyeaült Állmaek-beli szabadalmi leirás olyan polioleflneket ismertet , amelyek koromat töltve és etilén-etil-akrilát kspolinerrel térhálósltva olyan térhálósított teli· tett pollalefiirt eredményeznek, amely gyakorlatilag hőre kamányOőő· stabil és reprodukálható és amely olyan ármafluposoló tulajdonságéiul aotat₉ amelyről est köslik, hogy Mm» bályosó*

As irodaion és egyéb kutatási közlemények szerint a polimernek as üvegesedé»! transzfoxmáolós hőmérsékleténél vagy annak környezetében bekövetkező hirtelen wonsló ja okossá a polimer-korom koeposlt beled változásait· a dianpep· gélt ősén aggregátumok egymáshoz képsatl elkülönülését, osötokentve eszel a fűtőtest elektródjai közötti áramvezető pályák számát* A teohnika jelen állása szerint as áraaasállitó kapaoltásban megnyilvánuló önaaabályosó tulajdonságok osak akW ···· ···· • ·····<« • * * · 4 • •••·« ·· ♦ ···· ···· ♦·· * 4 * jelentkeznek, üa a watt töltőanyag» például a hmm a tér* hálósitó polimer keverékben egyenletesen van dieqpergálva és a rendszert ezután kémiai utón vagy boengársáMial té^Alóaitva a szén aggregátumok a térhálósodás serén keletkező háló* zatban rögzítődnek vagy stabilizálódnak· sokat munkálkodtak azon, hogy est az önszabályozó tulajdonságot az ipari fűtés apeelális teiülotén hassnosltaák éa az alkalmazott anyagok minden esetben korommal töltött térhálósított polimerek voltak·

Úgy tűnik, hogy ennek az ismertetett toohnológiának lényeges kellék· egy megfelelő jivegesodési transsformáolé· hőmérsékletű térhálós polimer és egy vezető töltőanyag· például köröm.

A találmány feladata egy, a hőmérsékletre önmagát saabályozé» javított villamos vásott kMposlt olőállítée··

A találmány tehát egy· a bőméraékletre önmagát ssa* bályösó, villesoeafivesető olyan kompozitot nyújt, amely egy Villonon vezető éa egy villamos szigetelő aggragátumndt egy polimerrel késeitett diszperziójából áll*

A találmány ast bizonyít ja, hogy lehetséges olyan stabil» reprodukálható kospositokat előállítani, amelyek önszabályozó vezetőként viselkednek anélkül· hogy szükség lem· • kopolimorásáolóra vagy térhálósitásra*

A találmányhoz vezető kutatás azt matatja, hogy a korom vagy grafit alakjában alkalmazott ssén nem különálló •somooák. hanem inkább ajEsre^ktumok «lak jában van a i*** ⁴*tvrTte~ bon é· esek as aggregátumok azok, amelyek a polimeren kér··»» tül vesető utakat képosák. ás esek azok a pályák» amelyek a •··· ···· • · * « · nelimer sátilT kitámlása során meffainkíidnnlr i mi létrehoesa art · meohanismrt» amellyel as önssabályotó keqposltok ellen* Alisának hőmérsékleti együtthatója pesltiv less CFTC)·

A találmány továbbá al járArt biatoeit a hőtórtótelatve tómagát ssabályetó vasat· kampóéit előállítására as alábbi lépések szerinti egy vlllma· vezető aggregátum» egy viUanm szigetelő aggregátum, egy monomer és egy etóőazer elegyítései a monmer pelimorizálása és as igy nyert kevert* kikeményitése* ás optimális eredmény biztosítósában ssüksógoa, kegy as alkalmasért villamosán ssigrtelő aggregátumnak külön* logssm előnye· fizikai tulajőonaágai legyenek· Ha például nagy»· Ükm asaaeoortrotü aggregátumokat» úgymint krétát (tóaspert)» kőport vagy rtkrokristélyos sservrtlm sókat» igy •sédét vagy martértum«ortdot alkalmazunk» esek egyszerűen öossekevoreőnek homogén tódén a korommal vagy grafittal és as eredmény egy olyan rossz vezetőképességé krapozit less» ami nm különbözik egy szénnel feketére esinesett polimerbe· testéi·

As ia megállapitást nyert» hogy a villamosán esi· gebe·· aggregátumok saeaesetóretének van egy optimális tartó· mánya· Általánosságban elmondható, hogy as aggregátum esem· őséinek 2,5 m körülinek» vagy annál kisebbnek kell lenalök· A szemoseméret tartománya előnyösen 0,05 · O»5 nmt vagy 0,5 · 0,0 mai vagy 1,6 · 2,5 mm·

Hsokm a tórát jellemzőkön túlmenően as Önssabályo* tó hatás fokosható, optimalizálható nég aszal is, hogy villa· sosem ssigotólő aggragátmnak olyan természetes vagy mester* • · ·· • · · * · · ·· · ········ * · · \

- 6» •égés apritiau kristályos anyagokat, különösképpen pipin kristályokat választunk, aaélyokMk kén különböző lineáris kitorjedési együtthatójuk van· Alkalmazható például a kor·» föld vagy kvaro (SiOg), amelynek a lineáris kiterjedés! együtt·» hatója 8*1Ő*^ éa 15*10*^· ami az egységnyi hosssueágnak a növekedését jelenti 1 °O hőméroékletnörekedéa •••tél (0 °0» -nál aérve) attól függően, hogy a mérést a kristály tengelyé» vei párhuzamosan vagy arra merőlegesen végezzük, alkalmazható továbbá kelalt (OeOOj), amelyre ez az érték 25^10^-6 és «•itT⁶·

Természetes kvarohomok bessereshető az előzőekben •miitett ssonesenéret tartományokban a Sorfa·· Oeapany-nál (Németország)· Egy bizonyos kovaföldet Gebe kereskeáelni néven árusítanak a ennek jellemzője, hogy élei le vannak gkn* büyátve· Egy nénik hasonló tipusu kovaföldet 8iligranⁿ ke» reskedelai néven árusítanak éa a test Deutsehe Quarseerke of Dr» Mttllor Std· (Deretek, Kémetorsság>nél ssesethetö be· Köztudott, hagy ha egy edénybe gökbtat helyesünk olyan szorosan, ahogy osek lehet, akkor esek az edény Ösen· térfogatának 74,06 JMV foglalják el, asi ast jelenti· hogy as ilyen jellegű elrendezésnél a gömbök közötti üregek as edény teljes térfogaténak &·?4 N»át beesik ki· Különböző átmérőjű gömbök vagy gömbszerü alakzatok ilyen tipusu esőre· illeszkedése csak a szemosék hesssu időn keresztüli tenné» eset·· kppásáral állhat elő éa úgy gondoljuk, hogy ezeknek as önssabélyosé készítményeknek a eikere nagyrészt a leirt konokokban lévő kvarc temészstes esőre· illeszkedési toki* nak talajőonitható* Például Sorfner kövotkeső késsitményeinélt ···· ···· ·· • ·····* ··»·♦ • · · · · · ·· · «······· · · · * ?5G a_tM_t> 1B (0»5-0,β hb) és «dóba* (Ο,ΟΧΜ ») a ssoMsakösti üregtérfogat 26_t9 Μ» M>4 illetve 2>_tl %> esel? értékek késel esnek as elnélotl &·?< %-bos* ügy taláim» kegy vUlenesan veséié as^egáSosnak le^Bogfelelőbb as 50 * 7% pn tartenényba eső grafitnak niaé a texnéssotes· Báné a aslntotikas váltósába· félééként onlit· lék Mg g Bronmll et Oe. (Bpping, essen) eég Grade $490 jelű áre|á*» mlynék sséntartalna βΙλΑβοβ 85 % vagy agysnettől a aégéél a busára W· 1 kareskodolMi elnovesésé tárnákét» mely* nek nlntnálts sséntartalBa 55 % és névleges nérete 55 pn. sokféle karén ssintén alkalsas a Valálnány Mgvsléslbásáiios és igen előnyén a kb. 285WÖ jeli a Jenes ©nrrens (Shef fiald) ségtől ninlMB 80 * asétttartalomal és 55 pn névleges méret* tel* A grafit hamotartalma előnyösen 15 M vagy kevesebb le* gyen·

A találmányt as alábbi példákkal ssemléltotjiki

1* példa

rvarehemek	\	5MM
iratát	15t0%
Motil^oeetakrllát sex		28,0 %
Bonsoll-poresid 00 %*es) LMidol	1,5%

A fenti Mnayiségek töns^-et |elsntonek*

A gyártási eljárást egy válásit jak nsg_t kegy a kvarehsBűket· grafitét és a bensoll^oredéot hősegén porrá keveslik őssse* majd as akril monomerrel Óvatosan passtává alekltjhk· Vigyásnl kell aram· hogy no kerOlJŐn bele levegő· énért eélssoré a végső keveréket résőaestalon vagy vékáim géstalaniéé kannában légteleníteni mielőtt Bég a pollBorisá?· ···· ···· ·· • S * álA ittál OlárShaladna· A MtfVtlél Után a l>amór»Alrl<tl as ezetern roakoió alatt «nelketól kesd és a pelimsdsáelé fél érén belül befejosódlk· ha as átrágok kesdetben kémje* se ti hOnérsékletüek voltak·

Amint az as alábbi vilimen adatokból kitűnik· as Így kapott kospoait Onasabélyosó és es a tulajdonsága sok felfűtési eiklus étén is reprodukálható és állandó sarad·

Ellenállás hidegen (19 e0*oa)	470 tón
Alkalmazott váltófessültaég	220 V aff
Indulátóor leadott teljesítmény	114 V
Kezdeti hőmérséklet	19 *o
Teljesítmény a szabályozáskor	42 V
Ssabályosási hOnérséklot	16, *0
Vizsgálat időtartama	19 pere

As ebben a példában alkalmazott kvart mérettartománya 0,06 - O_t5 on₉ a grafit 50-75 ja aérettartonányn térné* eseten anyag és a nonoaer folyékony motil-notakrilát volt» attlt a bogossá Limited (bémotomség) Segaoent 1540 kereake* dalol néven ben forgalomba· A metil-metakrilát monomernek ugyssólván minden típusa alkalmas a találmány magvalósitásár· hős, ákámsak más folyékony monomer rondsserék* mint a poliéssterokés as apaadk* ds as akrilátok as előnyösek, amelyek* bél egy egész ser szereshetó be sók különböző gyártótól·

2· példa

KVartóonok 57*0 %

Grafit 17*0 %

Metil-oetakrllát monomer 25*5 g

Bensoil-peraxid (50 0*os) Inaidéi 2*5 % *··» ···· ··

I

- 9 · ·»,

A fenti mennyiségek tömagsaázalékot jelentenék és a keresési eljárás azonoa volt as 1« példában alkalmazottal· As igy készített kosposit villames tulajdonságai as alábbiak voltaki

Ellenállá hidegen (22 *C-on) 1,000 oka

Alkalmazott váltófeszültség 22$ V eff.

Induláskor leadott teljesítmény 164f

Kezdeti hőmérséklet 22®0

Teljesitmény a szabályosáékor 9$V szabályozási hőmérséklet $0®C

Az ebben a példában alkalmazott nyersanyagok fajtája és eredete ne gegye zott az 1· példában már leírtakéval· á mindkét példában alkalmazott benzoil-peroxid 50 %-os tömény* ségtt és Iueldol kereskedelmi néven hassák forgalomba· Ez tiszta bensoil-peroarid, amit a bistonságos kezelés érdekében diaiklohexil'-ftelátt&l $0 %-osra hígítanak·

A teohnUca állásának a tanításával ellentétben a találmány szerint nincsen szükség olyan polimer anyagok ki* választására, «mélyek a hőre keményedé műanyagokra emléke»· tető anyagokká képesek téxfcálosódnii és nem kell függési esőktől a térfogatváltozásoktól, amelyek a polimer üregese* désl transzformációs hőmérsékleténél következnek be· á példákban kiválasztott monomernek, amely a netil-metakrilát osoportba tartozik, as Üregesedési transzformációs hőmérséb* lato 105 *0, ami sok esetben jóval magasabb, mint as elért szabályozási hőmérséklet·

A 0 290 240 számú európai asebedalmi leírásban ismertetik a kvarocal töltött akrllátoknak és hasonló polimer

I

4··· ···· ··

- 10 anyagoknak a polimer cementként vagy botonként történő alkalmasását· Az ilyen koipo&lö rendkívül jó villamos szigetelő· de síivel nagy mértékben van ásványi anyaggal· különösképpen kvarecal töltve· azt a szokatlan tulajdonságot mutatja* hegy jól használható hővezető, ami olyan kombináció, amely nem fordul elő a természetben·

Ugyanebben az európai szabadalmi leírásban ismer» tetik a kompozitok alkalmazását csupasz villamos ellenállá·· elemek bevonására vagy tokozására és példákat adnak burkolat•fűtőelemek és hasonlók előállítására a cementekből, ügy találtuk, hogy a találmány szerinti* akár rutaiakban axtrudált* akár lemezalaku* hőmérsékletüket önkorlátozó villámé· vezető koapozitok a febtiekben ismertetett európai szabadalmi leírás tanításával összhangban tokozhatók· A tapsoltok felhcrdhatók vagy extrudálhatók egy réteg polimer betonra* majd egy másik réteg polimer betonnal befedve tokoshatók, az egy olyan nem fémes fütőellenállást képes* amely termosztát alkalmazása nélkül önszabályozó és ss irodalomból a«a Ismert. Ilyen módon olyan villamos fütőesikéz állítható elé* ahol a találmány szerinti tapozitot olyan polimer cemsnttömb tokossá* amely 75-95 tömegé 0*005 - 20 mm ssemosoméretü szervetlen vagy ásványi anyagból éa 5-25 M edzett polimerből vagy műanyagból és a tapositnák a tömbön kívüli villamos ssatlakostatásáhss szükséges eszközökből áll·

Sár nem követelmény a találmánnyal ssemben, hogy mepiagyarázza azt a fizikai mechanizmust, amellyel a találmány szerinti tapositakban az önssabályozási folytat végbemegy, W kísérlet segíti · megértést és segít astal^bö·» ···· ···· ·· * 11 · totnl ast az irodalomban szereple elméletektől· Úgy vóljWK· hogy as aprított kova (kvarc) jó szaromon tömörített forrná· bán történő használata biztosítja a polimer mátrlktaM a tág»· Iáékor fellépő szükséges elválásokat· ami lehetővé tokai· hogy a grafit vagy korom aggregátumok szétváljanak* csökkentve ezzel a kospositban a vosetö pályák ásását a beépített elektródok között·

Az asztal rázása során a különböző kvaroazemoaék olyan közel kerülnek egymáshoz, amilyen kösel csak lehat és ebben a konfigurációban az eredeti krlstálytengelyoik nem fognak egy irányba esni, eltel aa ilyen eloszlás nen-statis·tikos lom»· Így amikor a tágulás bekövetkezik, a kvaro el·· térd mozgása· ami a tengely orientációjától függ» «Ο·· ltá· nyákban mérsékelt· más irányokban fokozott tágulást oftáeé nyes· Bz a fokozott expanzió az, ami elválasztja egymástól a szomszédos kvarcrészeeskéket és ezzel elszakítja egymástól a grafit vagy korom aggregátumokat, csökkentve eszel a vezető pályákat· ami az önszabályozás jelenségéhez vezet· A vibrációt előnyösen 25 Hz vagy magasabb frekvenciával kell végezni*

Ezek a vezető körözitek, amint leírtuk* természetesen teljes hálózati feszültség alatt álló csupasz vezetők és amist a fentiekben már említettük· különösen jól használ·· hatók a már hivatkozott európai szabadalmi leírásban foglal· tát szerint· Házrészt az ipari megvalósítás függ a szigete· lés és fém bevonás vagy a polimer bevonatokkal vagy extra* dált polimer burkolatokkal történő szigetelés meglévő technológiájától·

- 12 *

Λ találmány een korlátozódik a leírt kiviteli alakokra, amelyek jeleatösen váltóétathetók anélkül, hogy a találmány oltalmi körétel eltérnénk·

Claims (19)

1. Szobafalai igénypontok

   1* H&aéraékletre önmagát ssobályozé villamos vezető azzal Jellemezve* fagy egy villa* mos vezető aggregátum fa agy viliméi szigetelő aggregátum egy poliae»?el alkotott öisgperzlójábél áll·
2. 2* Az 1* igénypont szerinti kozpozit, ássál Jel* 1 s ma * v a · fagy a villamos vezető aggregátum tormása·* tea vagy mesterséges grafit*

   5· fa 1· vagy 2· igénypont szerinti kompozit* azzal Jellemezve · fagy a vilimen szigetelő aggregátum kvare vagy kaiéit·
3. 4* Az 1*5* igénypontok bármelyike asorinti kompé* ait_f azzal Jellemezve· fagy a vülmoem verő* tő aggregátum szomcsoméroto az 50*75 jm tartományban van·
4. 5« a 2-4* igénypontok bármelyike szerinti kompozit* azzal jelleme zve · fagy a grafit aggregátum ha* mutartalma 15 tömogí vagy kevezebb·
5. 6· fa 1*5« igénypontok bármelyike szerinti koreait· azzal Jellemezve· fagy a villamos safaetelá agg* regétem kvarc, amelynek ssomoseméreto a 0,05-0,5 mm tartó* mányba esik·
6. 7« fa 1*5· igénypontok bármelyike szerinti fampozlt· azzal Jellemezve · fagy a vilimen szigeteli aggregátum kvarc, amelynek osomoaoméroto a 0,5-0,
7. 8 mm tartó* mányba esik·

   S* fa 1*5· igénypontok bármelyike szerinti kompozlt· azzal Jellemezve· fagy a villamos sslgotolő ···· ··<·· ·· aggregátun kvarc, esélynek MMeraUnu az 1,6-2,5 aa tar* tölténybe esik*
8. 9. As 1-5· igénypontok bárcelylke szerinti keqpeslt₉ sasai 4ellenesve₉ hagy a vUlanoa aslgetelé aggregátom kálóit, amelynek ssenozeaérete a O₉5-O₉é aa taré·* aányba esik*
9. 10· As 1-5· igénypontok bárnelylko ezerinti koapesit, ássál 4ellenesve₉ hogy a poliner agy akrl* lát·
10. 11· As 1-10· igénypontok básnelyike ezerlnti keaposlt₉ ássál jóllétéivé ₉ hogy a pollner egy pali* alkH-sotakrilát·
11. 12« as 1-11· igéEypontok bármelyike ssariatl koapaslt₉ sasai ^ellenezve ₉ hagy · pallner agy pali* setil-setakrilát·
12. 15· &ljárás hőaéraékletre Ősnagát ssabályosé vll* lasos vezető kanposlt előállítására, ássál 4 · 1 1 s a a a * ve, begy agy villanás vezető aggregátumot, egy vlUsnoa szigetelő aggregátonat, egy nmnort és egy edaőssest ősssekeverttnki a monoaert polimerizálJek és as Így kapott kévésé» két megkesényedni hagyjuk· lé· A IJk igénypont sserinti eljárás, ássál J a 1 · lomesve, begy a vilimen vesetft aggregátum termésre·» tea vagy mesterséges grafit·

    15· A 15· vagy 14· igénypont szerinti eljárás, ássál Jelleaesvo, begy a villássá vezető aggra* gáton ssenoseaérete 50-25 /as későtti·
13. 16· A 1>15· igénypontok bármelyike szerinti oIJír ···· ·«·· ·· • is* ré·· ássál Hllmsv· * begy a rillmnea oaigotelő aggregátum kvaro vagy kaiéit*
14. 17· á 13-16· igénypontok bármelyike eserinti eljárás, ássál jellemeire , begy a rHlemoa aa&getelt aggregátum esomoaomávote 2,5-0,03 na bősé esik·

    IS* á 1>17· igénypontok bármelyike sserlnti eljárás, aaaal jellemeire· begy a palimé* egy ahrilát·
15. 19· á 13*1®· igénypontok bármelyike aaoiinti eljárám· ássál jellemeire , begy a pellamr egy pali
16. 20. á 13-19· Igénypontok bármelyike sserlnti eljárta, ássál jollomosro· begy a palim* egy polfcmetál-motokrálát·
17. 21· á 15*20· igénypontot bármelyik· aserintá eljárta, ássál j 0 1 le * 0 1 r a * begy as etoőaae* egy aserres peremit·
18. 22· á 13-21· igénypontok bármelyike aseránti eljárté, aaaal jellemeire · begy aa etatase* boasoilée a kövemébe*
19. 25· Λλ ΜΛ· igénypontok bármelyike aaorlnti ko·» positot tartalmasé riUmsoa fütteaskts, aaaal j a 1 1 a « b o a r 0 · hogy a koapositot olyan palimé* eementtönb tokossá, amely 75-95 törnek 0,005-20 mm eseaeeemératü aservetlen rogy ásványi anyagból te 5-25 % otsett polimerből rogy műanyag-