ITMI20101584A1 - Composizione di una miscela elettrolitica e metodo per la sua preparazione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione avente per TITOLO

“COMPOSIZIONE DI UNA MISCELA ELETTROLITICA E METODO PER LA SUA PREPARAZIONEâ€

DESCRIZIONE

Campo tecnico dell'invenzione

La presente invenzione ha come tema la composizione chimica di una miscela elettrolitica, da impiegarsi in maniera principale nei condensatori elettrolitici per circuiti elettrici in corrente alternata (c.a.), ad esempio per l’avviamento dei motori elettrici asincroni monofase, e perciò denominati anche condensatori elettrolitici di avviamento motore.

Stato della tecnica

I condensatori elettrolitici del tipo anzidetto sono costituiti essenzialmente da due elettrodi, nastriformi di metallo ossidabile, in genere alluminio, incisi per aumentarne l’area specifica e ricoperti da un sottile strato isolante di ossido, che viene fatto crescere per via elettrochimica sotto una determinata tensione, detta “tensione di formazione†o anche “tensione di ossidazione†, e che costituisce il dielettrico. I due elettrodi nastriformi sono avvolti a spirale con l’interposizione tra di essi di una o più strisce di carta porosa, o di altro materiale simile, impregnate di una miscela elettrolitica che ha il duplice scopo di ricostruire lo strato isolante qualora si deteriorasse durante il funzionamento del condensatore elettrolitico, e di realizzare la continuità elettrica tra i due elettrodi nastriformi di superficie porosa, sfruttando per impregnazione l’intera superficie incisa.

I condensatori elettrolitici così formati sono contenuti in un’apposita custodia cilindrica a tenuta stagna, dalla quale fuoriescono due terminali collegati agli elettrodi per la connessione del condensatore ad un circuito elettrico.

Com’à ̈ ben noto, i condensatori elettrolitici utilizzati per l’avviamento dei motori elettrici asincroni monofase sono soggetti a temperature di esercizio relativamente elevate, a causa del riscaldamento interno, ed a cicli di lavoro piuttosto critici, con avviamenti frequenti ed in condizioni di tensioni e correnti elevate di esercizio. Una causa frequente di guasto dei condensatori elettrolitici per applicazioni di questo tipo à ̈ dovuta al degrado delle caratteristiche chimico-fisiche delle miscele elettrolitiche impiegate, non sempre progettate per sopportare le condizioni di elevata temperatura che si riscontrano durante il funzionamento in questo tipo di applicazioni.

Ad esempio, nel caso di condensatori elettrolitici in c.a. che impiegano miscele elettrolitiche contenenti solventi con un basso punto d’infiammabilità, si possono raggiungere condizioni di temperatura durante il funzionamento del condensatore elettrolitico tali da innescare una fiamma e, quindi, provocare l’incendio del condensatore.

L’obiettivo della presente invenzione à ̈ di realizzare una composizione di miscela elettrolitica per condensatori elettrolitici impiegati in circuiti elettrici in corrente alternata, in particolare, ma non esclusivamente, per l’avviamento dei motori elettrici asincroni monofase, che presenti una buona stabilità alle elevate temperature, ovvero che conservi i valori di progetto di resistività e di tensione di scintillamento in condizioni di lavoro intermittente gravose.

Un altro obiettivo della presente invenzione à ̈ realizzare una composizione di miscela elettrolitica che consenta di limitare le perdite nei condensatori elettrolitici in corrente alternata del tipo anzidetto, in modo da ridurre così il riscaldamento interno durante il funzionamento di tali condensatori.

Un altro obiettivo ancora della presente invenzione à ̈ di realizzare una composizione di miscela elettrolitica che presenti un elevato punto d’infiammabilità, in modo da offrire così un elevato grado di sicurezza nel caso di malfunzionamento del condensatore elettrolitico, sia per difetti costruttivi dello stesso, sia per cause esterne quali, ad esempio, una sovratensione oppure il mancato disinserimento del condensatore elettrolitico in c.a. dopo l’avviamento del motore elettrico.

Sommario dell'invenzione

Questi ed altri obiettivi della presente invenzione vengono conseguiti con una composizione di una miscela elettrolitica per condensatori elettrolitici in corrente alternata, caratterizzata dal fatto che à ̈ costituita da: a) 30-80% in peso di glicol etilenico, b) 10-30% in peso di glicerina, c) 2-10% in peso di acido borico, d) 20-50% in peso di ammonio penta borato, e) 0,1-1% in peso di fosfato biammonico ed f) 0-1% in peso di acqua.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

Le caratteristiche della composizione della miscela elettrolitica secondo la presente invenzione, come pure i molteplici vantaggi derivanti dall’invenzione, risulteranno in maniera più evidente dalla seguente descrizione che comprende alcuni esempi di realizzazione della composizione della miscela elettrolitica secondo l’invenzione.

Esempio I

Glicol etilenico 30%

Ammonio penta borato 35%

Glicerina 30%

Acido borico 4,4%

Fosfato bi ammonico 0,5%

Acqua 0,1%

Tutti i componenti della miscela sono prodotti reperibili sul mercato e possono essere utilizzati nella forma disponibile in commercio. Ad esempio, l’ammonio pentaborato può essere usato con diversi gradi d’idratazione commercialmente disponibili.

La composizione dell’Esempio I à ̈ stata preparata portando la temperatura del glicol etilenico e della glicerina a 90°C e aggiungendo poi le altre sostanze fino a completa soluzione, mantenendo costante la temperatura della miscela così ottenuta per un tempo di 15 min.

Successivamente, la miscela elettrolitica à ̈ stata portata a 30°C e a questa temperatura sono state misurate le caratteristiche elettriche della composizione (conducibilità, resistività) e il pH.

La tensione di scintillamento à ̈ stata rilevata utilizzando un provino di alluminio di area 10-20 cm2 inciso e formato a 600 V c.c., limitando la corrente di carica a 5 mA.

Il punto d’infiammabilità à ̈ stato rilevato posizionando una piccola quantità della composizione elettrolitica su di un vetro concavo opportunamente posizionato sopra un becco di Bunsen e verificando il punto d’infiammabilità dei vapori prodotti a temperatura crescente della composizione stessa tramite un’opportuna fiamma che lambisce la superficie della composizione.

Le prove di cui sopra hanno portato ai seguenti risultati:

Conducibilità<410 µS/cm>

Resistività (a 25°C)<2.439 Ω·cm>

Tensione di scintillamento<430 V c.c.>

pH 6,5

Punto d’infiammabilità<130°C>

Esempio II

Glicol etilenico 35%

Ammonio pentaborato 34%

Glicerina 25%

Acido borico 5,4%

Fosfato biammonico 0,5%

Acqua 0,1%

La composizione dell’Esempio II à ̈ stata preparata in modo identico a quella dell’Esempio I. Le prove effettuate con la composizione elettrolitica dell’Esempio II hanno dato i seguenti risultati:

Conducibilità<370 µS/cm>

Resistività (a 25°C)<2.703 Ω·cm>

Tensione di scintillamento<450 V c.c.>

pH 6,5

Punto d’infiammabilità<130°C>

Esempio III

Glicol etilenico 40%

Ammonio pentaborato 33%

Glicerina 20%

Acido borico 6,4%

Fosfato biammonico 0,5%

Acqua 0,1%

La composizione dell’Esempio III à ̈ stata preparata come descritto nei precedenti esempi. Le prove effettuate con la composizione elettrolitica dell’Esempio III hanno dato i seguenti risultati:

Conducibilità<340 µS/cm>

Resistività (a 25°C)<2.941 Ω·cm>

Tensione di scintillamento<460 V c.c.>

pH 6,5

Punto d’infiammabilità<130°C>

L’utilizzo della composizione secondo la presente invenzione consente di realizzare condensatori elettrolitici in c.a. aventi caratteristiche migliori di quelli dello stesso tipo noti nella tecnica attuale. In particolare, i principali vantaggi della composizione della miscela elettrolitica dell’invenzione sono i seguenti:

- riduzione del valore dell’angolo di perdita;

- minore riscaldamento interno nel servizio intermittente in corrente alternata;

- maggiore affidabilità del condensatore dovuta alla stabilità delle caratteristiche chimico-fisiche della miscela elettrolitica.

- drastica riduzione del rischio di fiamma nel caso di guasto; - maggiore competitività del condensatore elettrolitico in c.a.

per via del basso costo della composizione elettrolitica; - maggiore competitività del condensatore elettrolitico in c.a.

per via della possibilità di utilizzo, a parità di gravosità dell’applicazione, di componenti costruttivi di minor costo rispetto a quanto lo stato della tecnica attuale richieda; in particolare, possibilità d’impiego di tensioni di formazione degli elettrodi nastriformi, inferiori a quelle usate comunemente nell’attuale stato dell’arte.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1. Composizione di una miscela elettrolitica per condensatori elettrolitici in corrente alternata, caratterizzata dal fatto che à ̈ costituita da: a) 30-80% in peso di glicol etilenico, b) 10-30% in peso di glicerina, c) 2-10% in peso di acido borico, d) 20-50% in peso di ammonio pentaborato, e) 0,1-1% in peso di fosfato biammonico ed f) 0-1% in peso di acqua.
2. 2. Composizione di una miscela elettrolitica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il valore di pH della composizione à ̈ compreso tra 6 e 7.
3. 3. Metodo per la preparazione della composizione di una miscela elettrolitica secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che consiste nel riscaldare la miscela di glicol etilenico e di glicerina a 90°C, nell’aggiungere a detta miscela l’acido borico, l’ammonio pentaborato, il fosfato biammonico e l’acqua fino a completa soluzione, mantenendo costante la temperatura della miscela così ottenuta per un tempo di 15 min, trascorso il quale la miscela à ̈ raffreddata o lasciata raffreddare a temperatura ambiente.
4. 4. Condensatore elettrolitico in corrente alternata, comprendente due elettrodi nastriformi di metallo ossidabile ricoperti di uno strato di ossido ed avvolti a spirale con l’interposizione di tra di essi di una o più strisce di carta porosa, o di altro materiale simile, impregnate di un elettrolita, caratterizzato dal fatto che l’elettrolita ha una composizione come rivendicato nelle rivendicazioni 1 e 2.