MD1102Z - Instalaţie şi procedeu de extindere a firului conductor în izolaţie - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la tehnologia de micşorare a secţiunii transversale a firelor conductoare în izolaţie.Instalaţia şi procedeul de extindere a firului conductor în izolaţie constau în încălzirea firului conductor şi a izolaţiei lui până la diferite temperaturi cu extinderea ulterioară a firului conductor şi a izolaţiei acestuia cu ajutorul unei greutăţi. Firul se încălzeşte cu curent electric, iar izolaţia încălzită de la firul conductor se răceşte până la o temperatură la care coeficientul de viscozitate a eidevine aproape sau egal cu coeficientul de viscozitate a firului conductor încălzit.

Description

Invenţia se referă la tehnologia de micşorare a secţiunii transversale a firelor conductoare în izolaţie.

Este cunoscut procedeul de obţinere a microfirului conductor în izolaţie de sticlă, numit procedeul Taylor-Ulitovsky, care include topirea materialului conductor în interiorul unui tub de sticlă, prin încălzirea lui în inductorul unui generator de frecvenţă înaltă. Sub acţiunea câmpului magnetic al inductorului materialul conductor se topeşte, totodată se înmoaie tubul care devine înveliş de sticlă al metalului topit. Obţinerea microfirelor prin procedeul dat se bazează pe încălzirea continuă a materialului de metal cu broşarea metalului topit prin sticla vâscoasă [1].

Dezavantajul acestui procedeu constă în imposibilitatea obţinerii microfirelor extrafine, deoarece broşarea jetului de metal topit prin masa de sticlă vâscoasă este limitată de viteza maximă de broşare, când majorarea de mai departe a vitezei duce la ruperea continuităţii firului de metal (sau aliaj). De aceea obţinerea microfirului cu diametrul de 1...2 micrometri şi mai mic, numit extrafin, în izolaţie de sticlă este limitată de viteza maximă de broşare şi de condiţia de continuitate a firului.

Un alt dezavantaj al procedeului Taylor-Ulitovsky este dificultatea de obţinere a grosimii izolaţiei de sticlă mai mică sau egală cu grosimea firului conductor.

Cea mai apropiată soluţie este procedeul de obţinere a microfirului metalic fin şi extrafin în izolaţie de sticlă prin încălzirea şi întinderea fizică a firului obţinut prin metoda Taylor-Ulitovsky, în care, preventiv confecţionării microfirului, se alege materialul izolator şi metalul (aliajul) microfirului conductor cu coeficienţii de viscozitate la topire apropiaţi, apoi microfirul obţinut se încălzeşte şi se extinde până la obţinerea microfirului extrafin, reglând forţa şi viteza de extindere [2].

Dezavantajul acestui procedeu constă în obţinerea firelor fine şi extrafine numai din materiale de fir conductor şi material izolator cu coeficienţi de viscozitate la topire apropiaţi.

Problema pe care o rezolvă invenţia propusă constă în excluderea necesităţii de a alege materialul izolator şi materialul de fir conductor cu coeficienţii de viscozitate la topire apropiaţi.

Instalaţia, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include un rezervor termic izolat 11, în interiorul căruia sunt amplasate două plăci de cupru, una fixată rigid 12a, iar alta mobilă 12b, cu posibilitatea deplasării de-a lungul axei orizontale, unde plăcile 12 sunt unite galvanic cu un fir conductor 2 în izolaţie 1, nişte senzori de măsurare a temperaturii izolaţiei 13, plasaţi echidistant de-a lungul firului 2, şi un dispozitiv de răcire a izolaţiei 14; firul conductor 2 este unit galvanic cu o sursă de tensiune 4, unită cu un măsurător de tensiune 5, cu un măsurător de curent 6, cu un măsurător de energie 7, cu un dispozitiv de dirijare a greutăţii 22 şi cu un dispozitiv de dirijare a valorii tensiunii 10, unit cu un comparator de curent 9, care este unit cu un dispozitiv de procesare 8 şi cu măsurătorul de curent 6; senzorii 13 sunt conectaţi la un dispozitiv de stocare a datelor 15, unit cu o sursă de temperatură de referinţă 16; dispozitivul de răcire 14, dispozitivul de stocare 15 şi sursa de temperatură 16 sunt conectate la un comparator de temperatură 17; placa mobilă 12b este unită cu măsurătorul de curent 6 şi cu un toron 20, care alunecă pe un rulment cu bile 18, toronul 20 este unit cu un măsurător de forţă de întindere a firului 19, unit cu o greutate 21 şi dispozitivul de dirijare a greutăţii 22; în partea de sus a rezervorului 11 este montată o cameră video 24, conectată la un ecran 23.

Procedeul, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că firul conductor în izolaţie se încălzeşte cu curent electric de la sursa de tensiune şi se extinde cu ajutorul instalaţiei menţionate, în care materialul firului conductor şi izolaţia care posedă coeficienţi de viscozitate diferiţi, se încălzesc la diferite temperaturi, la care coeficienţii de viscozitate a materialului firului conductor ηm şi a izolaţiei firului ηiz devin apropiaţi sau chiar egali; firul conductor fiind încălzit la o temperatură la care coeficientul de viscozitate a materialului firului conductor ηm devine suficient pentru extinderea plastică a firului conductor, totodată la atingerea unei valori a temperaturii mai mari decât temperatura de înmuiere a izolaţiei firului, aceasta se răceşte cu dispozitivul de răcire 14 al instalaţiei, până la temperatura la care coeficientul ei de viscozitate ηiz devine aproape sau egal cu coeficientul de viscozitate a materialului firului conductor încălzit, totodată firul conductor se încălzeşte cu curent electric, valoarea căruia se calculează cu ajutorul dispozitivului de procesare conform formulei

unde

d - diametrul firului conductor, în µm,

D - diametrul izolaţiei firului conductor, în µm,

t - temperatura de topire a firului, în °C,

λ - coeficientul de conductibilitate termică a aerului, în W/m·°C,

ρ - rezistenţa specifică a materialului conductor, în Ω·mm/m2.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-3, care reprezintă:

- fig. 1, vederea de poziţionare a firului conductor în izolaţie înainte de încălzirea şi extinderea lui cu evidenţierea firului conductor şi a izolaţiei,

- fig. 2, schema electrică echivalentă a circuitului electric de încălzire a firului conductor,

- fig. 3, schema bloc a instalaţiei de încălzire şi extindere a firului conductor în izolaţie.

Instalaţia ce realizează procedeul funcţionează în modul următor. La plăcile 12a şi 12b galvanic se uneşte firul 2 în izolaţie 1 în aşa mod ca firul conductor 2 să aibă unire galvanică cu plăcile numite, în timp ce izolaţia lui cu plăcile are numai unire fizică. În continuare se alimentează: sursa de tensiune 4, măsurătorul de tensiune 5, măsurătorul de curent 6, măsurătorul de energie 7, dispozitivul de procesare 8, comparatorul de curenţi 9, dispozitivul de dirijare a valorii tensiunii 10, dispozitivul de răcire a izolaţiei 14, dispozitivul de stocare 15, sursa de temperatură de referinţă 16, măsurătorul de forţă 19, dispozitivul 22 ce dirijează cu valoarea greutăţii 21 pe parcursul extinderii firului, ecranul 23 şi camera video 24 ce proiectează pe ecranul 23 forma firului pe parcursul extinderii lui. În continuare în dispozitivul 8 se introduc valorile mărimilor d şi C corespunzătoare valorilor de mărimi fizice ale firului supus extinderii, în care în mod automat se calculează valoarea curentului I0; prin variaţia tensiunii U se asigură curentul I=I0, după care la măsurătorul 19 se uneşte greutatea 21 de valoarea corespunzătoare mărimilor fizice ale microfirului, ulterior se începe extinderea.

Pe parcursul extinderii firului secţiunea lui transversală se micşorează şi, respectiv, rezistenţa lui pe unitate de lungime creşte, curentul I ce îl încălzeşte invers proporţional scade în timp ce forţa de extindere rămâne la valoarea iniţială. Ultima poate mări viteza de extindere a firului. Forţa de extindere mărită poate duce la ruperea firului. Pentru a evita ruperea firului, dispozitivul 22 care prin măsurarea tensiunii U şi a curentului I calculează rezistenţa firului conductor şi secţiunea lui transversală, în mod automat schimbă (micşorează) valoarea greutăţii 21, în aşa fel ca forţa de extindere a firului să nu depăşească valoarea admisibilă de extindere corespunzătoare secţiunii reale de fir (se admite că grosimea izolaţiei se micşorează proporţional şi concomitent cu micşorarea secţiunii transversale de fir conductor). În aşa mod are loc extinderea microfirului până la valoarea prestabilită a secţiunii lui transversale.

Măsurarea temperaturii izolaţiei de fir şi dirijarea cu valoarea ei are loc în modul următor.

Dispozitivul 17 consecutiv în timp culege temperatura de pe senzorii 13 şi o compară cu temperatura de referinţă culeasă de la sursa de temperatură 16. În continuare aceste două temperaturi sunt comparate de comparatorul 17 şi în cazul abaterii temperaturii reale de pe senzori de cea de referinţă de pe sursa 16, această diferenţă de temperatură este transformată de comparatorul 17 în semnal electric şi acţionează asupra sistemului 14 care răceşte izolaţia firului pe toată lungimea sau pe anumite porţiuni de fir, aducând-o la valoarea prestabilită. Acest control al temperaturii izolaţiei cu menţinerea ei la valoarea prestabilită are loc pe tot parcursul extinderii firului.

1. SU 161325 A1 1964.01.01

2. MD 1546 F1 2000.09.30

Claims (2)

1. Instalaţie de extindere a firului conductor în izolaţie, care include un rezervor termic izolat (11), în interiorul căruia sunt amplasate două plăci de cupru, una fixată rigid (12a), iar alta mobilă (12b), cu posibilitatea deplasării de-a lungul axei orizontale, unde plăcile (12) sunt unite galvanic cu un fir conductor (2) în izolaţie (1), nişte senzori de măsurare a temperaturii izolaţiei (13), plasaţi echidistant de-a lungul firului (2), şi un dispozitiv de răcire a izolaţiei (14); firul conductor (2) este unit galvanic cu o sursă de tensiune (4), unită cu un măsurător de tensiune (5), cu un măsurător de curent (6), cu un măsurător de energie (7), cu un dispozitiv de dirijare a greutăţii (22) şi cu un dispozitiv de dirijare a valorii tensiunii (10), unit cu un comparator de curent (9), care este unit cu un dispozitiv de procesare (8) şi cu măsurătorul de curent (6); senzorii (13) sunt conectaţi la un dispozitiv de stocare a datelor (15), unit cu o sursă de temperatură de referinţă (16); dispozitivul de răcire (14), dispozitivul de stocare (15) şi sursa de temperatură (16) sunt conectate la un comparator de temperatură (17); placa mobilă (12b) este unită cu măsurătorul de curent (6) şi cu un toron (20), care alunecă pe un rulment cu bile (18), toronul (20) este unit cu un măsurător de forţă de întindere a firului (19), unit cu o greutate (21) şi dispozitivul de dirijare a greutăţii (22); în partea de sus a rezervorului (11) este montată o cameră video (24), conectată la un ecran (23).

2. Procedeu de extindere a firului conductor în izolaţie, care constă în aceea că firul conductor în izolaţie se încălzeşte cu curent electric de la sursa de tensiune şi se extinde cu ajutorul instalaţiei definite în revendicarea 1, în care materialul firului conductor şi izolaţia care posedă coeficienţi de viscozitate diferiţi, se încălzesc la diferite temperaturi, la care coeficienţii de viscozitate a materialului firului conductor ηm şi a izolaţiei firului ηiz devin apropiaţi sau chiar egali; firul conductor fiind încălzit la o temperatură la care coeficientul de viscozitate a materialului firului conductor ηm devine suficient pentru extinderea plastică a firului conductor, totodată la atingerea unei valori a temperaturii mai mari decât temperatura de înmuiere a izolaţiei firului, aceasta se răceşte cu dispozitivul de răcire (14) al instalaţiei definite în revendicarea 1, până la temperatura la care coeficientul ei de viscozitate ηiz devine aproape sau egal cu coeficientul de viscozitate a materialului firului conductor încălzit, totodată firul conductor se încălzeşte cu curent electric, valoarea căruia se calculează cu ajutorul dispozitivului de procesare conform formulei unde d - diametrul firului conductor, în µm, D - diametrul izolaţiei firului conductor, în µm, t - temperatura de topire a firului, în °C, λ - coeficientul de conductibilitate termică a aerului, în W/m·°C, ρ - rezistenţa specifică a materialului conductor, în Ω·mm/m2.