MX2007009416A - Ignitores ceramicos. - Google Patents

Abstract

Se proveen nuevos metodos para la fabricacion de elementos ignitores resistivos ceramicos, que incluye el moldeado por inyeccion de una o mas capas del elemento formado; tambien se proveen ignitores ceramicos que pueden obtenerse a partir de los metodos de fabricacion de la invencion.

Description

IGNITÓRES CERÁMICOS La presente solici ud reivindica el beneficio de la solicitud provisional de EUA No. 60/650, 353, presentada el 5 de febrero del 2005, que se incorpora en la presente por referencia en su totalidad.

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN En un aspecto, la invención provee nuevos métodos para la fabricación de elementos ignit?res cerámicos resistivos que incluyen el moldeado por inyección de una o más regiones del elemento formado. También se proveen elementos de ignitor que pueden obtenerse a partir de los métodos de fabricación de la invención.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los materiales cerá nicos han disfrutado de un gran éxito como ignitores en, v.g., hornos accionados con gas, estufas y secadoras de ropa. La producción de ignitores cerámicos incluye construir un circuito eléctrico a través de un componente cerámico, una de cuyas porciones es altamente resistiva y cuya temperatura se eleva cuando es electrificada mediante un cable de alambre. Véanse, por ejemplo, las Patentes de EUA 6,582,629; 6,278,087; 6,028,292; 5,801 ,361 ; 5,786,565; 5,405,237; y 5,191 ,508.

Los ignitores típicos generalmente han sido elementos con forma rectangular con una "zona caliente" altamente resistiva en la punta del ignitor con una o más "zonas frías" cond uctivas que proveen a la zona caliente desde el extremo del ignitor opuesto Un ignitor disponible actualmente en el mercado, el Mini-lgniter .TM , disponible en Norton Igniter Products de Milford, N.H., se encuentra diseñado para aplicaciones de 12 voltios a 120 voltios y tiene una composición que corr prende nitruro de aluminio ("AIN", por sus siglas en inglés), disiliciuro de mflibdeno ("MoS¡2") y carburo de silicio ("SiC", por sus siglas en inglés). Los métodos de fabricación de ignitores han incluido un procesamiento de tipo lote en donde un troquel se carga con composiciones cerámicas de por lo menos dos resistividades distintas. El elemento verde formado es entonces densificado (sinterizado) a una temperatura y presión elevadas. Véanse las patentes mencionadas con anterioridad. Véase también la Patente de EUA No. 6,184,497. Aunque dichos métodos de fabricación pueden ser efectivos para producir ignitores cerámicos, el procesamiento1 tipo lote presenta limitaciones inherentes con respecto a las efic encías de producción y costo. Los ignitores cerám cos actuales también han sufrido de fallas durante el uso, particularmente en ambientes en donde pueden soportarse los impactos, como los ignitores utilizjados para las cubiertas de estufas de gas y otros similares.

Por lo tanto, resulta ría deseable contar con nuevos sistemas de ignición. Resultaría particularmente deseable contar con nuevos métodos para producir elementos resistivos cefamicos . También resultaría deseable contar con nuevos ignitores que tienen lina buena integridad mecánica.

BREVE DESCR PCION DE LA INVENCIÓN Ahora se proveen nuevos métodos para producir elementos ignitores cerámicos, los cuales incluyen moldeado por inyección de material cerámico para formar de esta ma iera el elemento cerámico. Dicha fabricación de moldeado por inyección puede proveer mejores eficiencias de producción y costo en relación con los abordajj ss anteriores como los métodos de fundición de troquel, así como proveer ignitores con una resistencia mecánica notable. Más particularmente, los métodos preferidos de la invención incluyen moldeado por inyeccíc n de una o más capas para formar un elemento cerámico. Si se moldea por inyección múltiples capas de un único elemento, de preferencia esas capas tienen resistividades distintas para proveer regiones con una conductividad distinta en el elemento formado. Por ejemplo, un elemento puede forrparse mediante moldeado por inyección de una o más regiones múltiples secuenciales de 1 ) un aislante opcional (disipador de calor); 2) zona conductiva; 3) zona caliente resistiva; y 4) segunda zona conductiva.

En aspectos prefe ridos de la invención, por lo menos tres porciones de un elemento ignit DG, se moldean por inyección en una única secuencia de fabricación, para producir un componente cerámico, el denominado procedimiento de moldeado por inyección de "chorro múltiple", en donde, en la misma secuencia de fabricación, múltiples porciones de un elemento ignitor tienen distintos valores de resistividad (v.g., porción caliente o altamente resistiva, porción fría o conductiva y porción aislante o de disipador de calor). En por lo menos ciertas modalidades, una única secuencia de fabricación incluye aplicaciones secuenciales de moldeado por inyección de un material cerámico sin remoción del elemento del área formadora del elemento y/o sin deposición del material cerámico en un miembro de elemento mediante un procedimiento distin :o al moldeado por inyección. Por ejemplo, en ui aspecto, una porción de primer aislante (disipador de calor) puede moldearse por inyección, en torno a esa porción de aislante pueden moldearse entor ces porciones de extremidad conductivas en un Segundo paso y, en un tercer paso, puede aplicarse una zona de calor resistivo o ignición mediante moldeado por inyección en el cuerpo que contiene zonas aislantes y resistivas. Para el moldeado por inyección de tres o más porciones de un elemento ¡gnitor (es decir, el denominado procedimiento de moldeado por inyección mayor o de tres chorros ), la buena coincidencia de la tercera porción (o subsiguiente adicional) de moldeado por inyección con la primera y segunda porciones depositadas previamente, puede resultar importante para adecuada, una diferencia en la Resistividad a temperatura ambiente de por lo menos 103 ó 104 ohmios-cm. Por lo tanto, los métodos de fabricación de la invención pueden incluir procedimientos adicionales para la adición de material cerámico para producir el elemento cerámico formado. Por ejemplo, una o más capas cerámicas pueden ser aplicadas a un elemento formado como mediante recubrimiento por inmersión, recubrimiento por rociado y otro similar de una pasta de composición cerámica. Los elementos cerámicos preferidos que pueden obtenerse mediante los métodos de la invención, comprenden una ppmera zona conductiva, una zona caliente resistiva y una segunda zona conductiva, la totalidad de las mismas ubicac as en secuencia eléctrica. De preferencia, durante el uso del dispositivo, puede aplicarse energía eléctrica a la primera o segunda zonas conductivas mediante el uso de un cable eléctrico (pero, en general, no ambas zonas conductivas). Los ¡gnitores particularmente preferidos de la invención tendrán una forma transversal redondeac a a lo largo de por lo menos una porción de la longitud del ignitor (v.g., la lon gitud que se extiende desde donde se fija un cable eléctrico al ignítor con una zona caliente resistiva). Más particularmente, los ignítores preferidos pueden te ner una forma básicamente ovalada, circular u otra forma transversal redondeada para por lo menos una porción de la longitud del ignitor, v.g., por lo menos de aproximadamente 10 por ciento, 40 por ciento, 60 por ciento, 80 por ciento, 90 por ciento de la longitud del ignitor, o bien la longitud total del ignitor. Dichas configuraciones de vastago ofrecen Módulos de Sección mayores y, por lo tanto, pueden mejorar la integridad mecánica del ignitor. Los ignitores cerárhicos de la invención pueden emplearse en una amplia variedad de voltajes nominales, incluyendo voltajes nominales de 6, 8, 10, 12, 24,120, 220, 230 y 240 voltios. Los ignitores de la invención resultan útiles para la ignición en toda una serie de dispositi vos y sistemas de calentamiento. Más particularmente, se proveen s stemas calentadores que comprenden un elemento ignitor cerámico sinterijzado de conformidad con aquello descrito en la presente. Los sistemas de ca entamiento específicos incluyen unidades de cocción con gas, unidades calentadores para edificios comerciales y residenciales, incluyendo ca lentadores de agua. Otros aspectos de la invención se describen más adelante.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las figuras 1A y 1 B muestran vistas superior e inferior, respectivamente, de un ignitor de la invención. La figura 2A muestra una vista de corte lejano a lo largo de la línea 2A-2A de la figura 1A. La figura 2B muestra una vista de corte lejano a lo largo de la línea 2B-2B de la figura 1A.

Las figuras 3A y 3B muestran lados superior y lateral, respectivamente, de otro ignítor preferido de la invención La figura 4A mués ra una vista de corte lejano a lo largo de la línea 4A-4A de la figura 3B; y La figura 4B mués ra una vista de corte lejano a lo largo de la línea 4B-4B de la figura 3B.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Según se describe con anterioridad, se proveen ahora nuevos métodos para producir elementos ignitores cerámicos que incluyen el moldeado por inyección de una c más capas o regiones del elemento. Según se alude típicamente en la presente, el término "moldeado por inyección" u otro término sim lar, indica el procedimiento general en donde un material (aquí un material cerámico o pre-cerámico) se inyecta o hace avanzar o de otro modo típicamente bajo presión en un molde de la forma deseada del elemento cerámico, seguido por el enfriamiento y remoción subsiguiente del elemento solidificado que mantiene una réplica del molde. En la formación de moldeado por inyección de los elementos ignitores de la invención, un material cerámico (como una mezcla, dispersión de polvo cerámico u otra formulación) de una composición o material precerámico puede hacerse avanzar en un elemento de molde.

En los métodos adecuados de fabricación de la invención, un elemento ignítor integral que tier e regiones de resistividades divergentes (v.g., región(es) conductiva(s), zona(s ) aislante(s) o región de disipador de calor y "calientes" altamente resistivas, pueden formarse mediante el moldeado por inyección secuencial de mater ales cerámicos o precerámicos que tienen distintas resistividades. Por lo tanto, por ejemplo, puede formarse un elemento base mediante la introducción de inyección de un material cerámico que tiene una primera resisitividad (v.g., material cerámico que puede funcionar como una región aislante o de disipador de calor) en un elemento de molde que define una forma de base deseada corro una forma de vastago. El elemento de base puede retirarse de dicho primer molde y colocarse en un Segundo elemento de molde distinto y el material cerámico que tiene una resistividad divergente -v.g., un matepal cerámico condictivo- puede inyectarse en el segundo molde para proveer región(es) conducti* a(s) del elemento ignitor. De manera similar, el elemento de base puede retirarse de dicho; segundo molde y colocarse en un tercer molde distinto más y e material cerámico que tiene una resistividad divergente - v.g., un material cerámico de zona caliente resistiva - puede inyectarse en el tercer molde paija proveer región(es) calientes resistivas o de ignición del elemento ignítor. De manera alternativa, en lugar de dicho uso de una pluralidad de elementos de molde distintos, materiales cerámicos con resistividades divergentes pueden hacerse avanzar o inyectarse de manera secuencial en el mismo elemento de molde. Por ejemplo, un volumen predeterminado de un primer matepal cerámico (v.g., itnaterial cerámico que puede funcionar como una región aislante o de disi ador de calor), puede introducirse en un elemento de molde que define na forma de base deseada y posteriormente un segundo material cerámico d e resistividad divergente puede aplicarse a la base formada. El matepal cerámico puede hacerse avanzar (inyectarse) en un elemento de molde como una formulación de fluido que comprende uno o más materiales cerámicos como uno o más polvos cerámicos. Por ejemplo, puede prepararse una composición de pasta o similar a pasta de polvos cerámicos, como una pasta provista mediante el mezclado de uno o más polvos cerámicos con una solución acuosa o una solución acuosa que contiene uno o más solventes orgánicos mezclables como alcoholes y otros similares. Una composición de pasta cerámica preferida para la extrusión, puede prepararse mezclando uno o más polvos cerámicos como MoSi2, SíC, A 2O3, y/o AIN en una composición fluida de agua, opcionalmente junto con uno o más solventes orgánicos como uno o más solventes orgánicos mezclables acuosos como solvente de éter de celulosa, un alcohol y otros similares. La pasta cerámica también puede contener otros materiales, v. . uno o más compuestos plastificantes orgánicos, conjuntamente con U? D o más ligantes poliméricos. Una amplia variedad de elementos inductores o formadores de forma pueden ser empleados para formar un elemento ignitor, con el elemento de una configuración correspondiente a la forma deseada del ignitor formado. Por ejemplo, para formar un elemento en forma de vastago, una pasta de polvo cerámico puede inyectarse en un elemento de troquel cilindrico. Para formar un elemento ignitor en fotna de pilote o rectangular, puede emplearse un troquel rectangular. Después de hacer avanzar los material(es) cerámico(s) en un elemento de molde, la parte cerámica definida de forma adecuada puede secarse, v.g. a más de 50 °C ó 60 °C durante un tiempo suficiente para retirar cualquier vehículo solvente (acuoso y/u orgánico). Los siguientes ejemplos describen procedimientos preferidos de moldeado por inyección para formar un elemento ignitor. Haciendo referenci a ahora a los dibujos, las figuras 1A y 1 B muestran un elemento ignitor 10 adecuado de la invención que ha sido producido a través de moldeadc por inyección de regiones de resistividades divergentes. Como puede observarse en la figura 1A, el ignitor 10 incluye una región aislante o de disipador d e calor central 12 que se encuentra cubierta dentro de región(es) de resislivídad divergente, en particular las zonas conductivas 14 en la porción proximal 16 que se torna más resistiva en donde, en la porción proximal del ignitor 18, la región tiene un volumen comparativamente reducido y, pbr lo tanto, puede funcionar como una zona caliente resistiva 20.

La figura 1 B mués : ra una cara inferior del ignitor con una región de disipador de calor expuesta 12. Las vistas transversales de las figuras 2A y 2B describen adicíonalmente el ¡gnitor 10 que incluye las zonas conductivas 14A y 14B en la región proximal del ignitor 16 y la correspondiente zona caliente resistiva 20 en la zona distal del ignítor 18. En el uso, puede suministrarse energía al ignitor 10 (v.g., a través de uno o más cables eléjctricos, no mostrados) en la zona conductiva 14A que provee una ruta eléctrica a través de la zona de ignición resistiva 20 y posteriormente a través de la zona conductiva 14B. Los extremos proximales 14a de las regiones conductiv as 14 pueden fijarse de manera adecuada, como mediante fijación en un cable eléctrico (no mostrado) que suministra energía al ignitor durante el uso. El extremo proximal del ignitor 10a puede montarse de manera adecuada dentro de toda una serie de accesorios, como cuando un material sellador ceramoplástico encierra el extremo proximal del elemento conductivo 14a, de co nformidad con aquello descrito en la Solicitud de Patente Publicada de EUA 2303/0080103. : También pueden emplearse de manera adecuada accesorios metálicos para encerrar el extremo proximal del ignitor. La figura 3A muestra una vista supepor de otro ignitor preferido 30 de la invención que incluye una porción de cuerpo de ¡gnitor central 32 que incluye las zonas conductivas 4A y 34B. La figura 3B muestra una vista lateral de ese ignítor 30. Las fig uras 4A y 4B describen vistas transversales respectivas del ignitor 30 de la fig ura 3B. El elemento ignitor 10 formado mediante dicho procesamiento de moldeado por inyección puede procesarse adicionalmente según se desee. Por ejemplo, el ignitor forrrliado 10 también puede ser densificado adicionalmente como bajo condiilíones que incluyen temperatura y presión. Adícíonalmente, laá regiones de ignitor de resistividad divergente pueden aplicarse a un elemente)) de base de ignitor mediante procedimientos distintos al recubrimiento por inmersión, v.g. un elemento ¡gnitor puede recubrirse por inmersión en una pasta de composición cerámica para proveer una región de ignitor con enrr ascaramiento apropiado de las regiones de ignitor no recubiertas. Para dichas aplicaciones de recubrimiento por inmersión, una pasta u otra co n posicíón similar a un fluido de la composición cerámica, pueden emplearse de manera adecuada. La pasta puede comprender agua y/o vehículos solventes orgánicos polares como alcoholes y otros similares, así como uno o nnás aditivos para facilitar la formación de una capa uniforme de la composición cerámica aplicada. Por ejemplo, la composición de pasta pued comprender uno o más emulsificantes, plastificantes y dispersantes cfrgánicos. Esos materiales ligantes pueden retirarse de manera adecuada térmicamente durante la densificación subsiguiente del elemento Ígnito Según se describe con anterioridad y lo ejemplifica el ignitor 10 de las figuras 1 A, 1 B, 2A y 2E , por lo menos una porción sustancial de la longitud del ignítor cuenta con una forma transversal redondeada a lo largo de por lo menos una porción de la longitud del ignitor, como la longitud x mostrada en la figura 1 B. El igni or 10 de las figuras 1A, 1 B, 2A y 2B descpbe una configuración particularmení e preferida en donde el ¡gnitor 10 cuenta con un forma transversal básicamente circular para que aproximadamente la totalidad de la longitud del ign or provea un elemento ignitor en forma de vastago. Sin embargo, los sistejmas preferidos incluyen también aquellos en donde únicamente una porción ¡del ignitor cuenta con una forma transversal redondeada, como en donde hasta aproximadamente 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 ó 90 de la longitud del ignitor (según lo ejemplifica la longitud del ignitor x en la figura 1 B) tiene una forma transversal redondeada. En dichos diseños, el equilibrio de la longitud de ignítor puede tener un perfil con bordes exteriores. De manera significativa, los métodos de la invención pueden facilitar la fabricación de ¡gnitores de toda una serie de configuraciones según se desee para una aplicación particular. Para proveer una configuración particular, se emplea un elemerto de molde inductor de forma adecuado, a través del cual una composición cerámica (como una pasta cerámica) puede inyectarse. Las dimensiones dé los ignitores de la invención pueden variar ampliamente y pueden seleccic narse con base en el uso pretendido del ignítor. Por ejemplo, la longitud c e un ignitor preferido (longitud x en la figura 1 B) puede ser adecuadamente de entre aproximadamente 0.5 y aproximadamente 5 cm, de mayor preferencia entre aproximadamente 1 a aproximadamente 3 cm y el ancho transversal del ignitor puede ser adecuadamente de entre aproxi madamente (longitud y en la figura 1 B) 0.2 y aproximadamente 3 cm. De manera similar, las longitudes de las regiones conductivas y de zona caliente también pueden variar de manera adecuada. De preferencia, la longitud de una primera zona conductiva (longitud de la región proximal16 en la figura 1A) de un ignítor ele la configuración descrita en la figura 1A, puede ser de entre 0.2 cm y 2, 3, 4, ó 5 cm más. Las longitudes más típicas de la primera zona conductiva, serán de entre aproximadamente 0.5 y aproximadamente 5 cm. La longitud de ruta eléctrica de zona caliente total (longitud f en la figura IA) puede ser adecuadamente de entre aproximadamente 0.2 y 5 ó más m. En los sistemas preferidos, la zona caliente o resistiva de un ignitor de la invención, se calentará a una ter?peratura máxima de menos de aproximadamente 1450 °C a un voltaje nominal y una temperatura máxima de menos de aproximadamente 1550 °C a voltajes de línea de extremo altos que son de aproximadamente 110 por ciento de voltaje nominal y una temperatura máxima de menos de aproxim adamente 1350 °C a voltajes de línea de extremo bajos que son de aproximadamente 85 por ciento del voltaje nominal. Puede emplearse toda una serie de composiciones para formar un ignitor de la invención. Las composiciones de zona caliente generalmente preferidas comprenden dos o más componentes de 1 ) material conductivo; 2) material semiconductívo; y 3) material aislante. Las regiones conductivas (frías) y las regiones aislantes (disipador de calor), pueden comprender los mismos componentes, pero cor los componentes presentes en proporciones divergentes. Los materiales conductivos típicos incluyen, v.g., disiliciuro de molibdeno, disiliciuro de tungste no, nitruros como nitruro de titanio, así como carburos como carburo de titanio. Los semiconductores típicos incluyen carburos como carburo de silicio (dotado y no dotado) y carburo de boro. Los materiales aislantes típicos inc uyen óxidos metálicos como alúmina o un nitruro como AIN y/o Si3N4. Según se emplea en la presente, el término material eléctricamente aislante índica un material que tiene una resistividad a temperatura ambiente de por lo menos aproximadamente 1010 ohmios-cm. El componente de matepal eléctricamente aislante de los ignitores de la invención, puede comprender única o fundamentalmente uno o más nitruros metálicos y/o óxidos metálicos, o bien, de manera alternativa, el componente aislante puede contener mate riales además del óxido(s) metálico(s) o nitruro(s) metálico(s). Por ejemp o, el componente del matepal aislante puede contener adicionalmente un nitruro como nitruro de aluminio (AIN, por sus siglas en inglés), nítruro de silícica o nítruro de boro; un óxido de tierra rara (v.g. ¡tria); o un oxinitruro de tierra rara. Un matepal añadido preferido del componente aislante es el nitrurq de aluminio (AIN). Según se emplea en la presente, una cerámica semiconductora (o "semiconductor") es una cerámica que tiene una resistividad de temperatura ambiente de entre aproximadamente 10 y 108 ohmios-cm. Si el componente semiconductivo se encuentra presente tanto como en aproximadamente 45 v/o de ur a composición de zona caliente (cuando la cerámica conductiva se encuentra en la escala de aproximadamente 6-10 v/o), la composición resultante se torna demasiado conductiva para aplicaciones de alto voltaje (debido a la falta de aislante). De manera inversa, si el matepal semiconductor se encuentra presente en tan poca cantidad como aproximadamente 10 v/o (cuando la cerámica conductiva se encuentra en la escala de aproximadamente 6 10 v/o), la composición resultante se torna demasiado resistiva (debido a demasiado aislante). De nuevo, en niveles mayores de conductor, las mezclas más resistivas del aislante y las fracciones semiconductoras, se requieren para lograr el voltaje deseado. Típicamente, el semiconductor es un carburo del grupo que consiste de carburo de silicio (dotado y no dotado) y carburo de boro. El carburo de silicio generalmente es preferido. Según se emplea en la presente, un material conductivo es uno que tiene una resistividad de temperatura ambiente menor a aproximadamente 10"2 ohmios-crin. Si el componente conductivo se encuentra presente en una cantidad de nás de 35 v/o de la composición de zona caliente, la cerámica resultante! de la composición de zona caliente, la cerámica resultante puede torn?irse demasiado conductiva. Típicamente, el conductor se selecciona del grupo que consiste de disiliciuro de molibdeno, disiliciuro de tungsteno y nitrurds como nitruro de titanio, así como carburos como carburo de titanio. El disiliciuro generalmente es preferido. En general, las composiciones de zona caliente (resistivas) preferidas incluyen (a) entre aproximadamente 50 y aproximadamente 80 v/o de un matepal eléctricamente aislante que tiene una resistividad de por lo menos aproximadamente 1010 c hmios-cm; (b) entre aproximadamente 0 (en donde no se emplea ningún me terial semiconductor) y aproximadamente 45 v/o de un material semiconductívo que tiene una resistividad de entre aproximadamente 10 y aproximadamente 108 ohmios-cm; y (c) entre aproximadamente 5 y aproximaqamente 35 v/o de un conductor metálico que tiene una resistividad menor a aproximadamente 10"2 ohmios-cm. De preferencia, la zona caliente corrfprende 50-70 v/o de cerámica eléctricamente aislante, 10-45 v/o de la cerámica semiconductiva y 6-16 v/o del material conductivo. Una composición de zona caliente específicamente preferida para el uso en los ignitores de la invención contiene 10 v/o de MoS¡2, 20 v/o de SiC y equilibrio de AIN ó AI2O3. Según se describe, los ignitores de la invención contienen una región de zona fría de resistividad relativamente baja en conexión eléctrica con la zona caliente (resistiva) y que permite la unión de cables de alambre con el ignitor. Las regiones de zona fría preferidas incluyen aquellas que comprenden, v.g., AIN y/o AI2O3 u otro material aislante; SiC u otro material semiconductor; y MoSi2 u otro m aterial conductivo. Sin embargo, las regiones de zona fría tendrán un porcentaje significativamente mayor de materiales 1 sinterizada tiene una resistívidjad de por lo menos aproximadamente 10 ohmios-cm a temperatura amb ente y una resistividad de por lo menos 104 ohmíos-cm a temperaturas operativas y tiene una fuerza de por lo menos 150 MPa. De preferencia, una regiórj aislante tiene una resistividad a temperaturas operativas (ignición) que es de por lo menos 2 órdenes de magnitud mayor que la resistividad de la región de zona caliente. Las composiciones aislantes adecuadas comprenden por lo rjnenos aproximadamente 90 v/o de uno o más de nitruro de aluminio, alúmina y nitruro de boro. Una composición aislante específicamente preferida de ur ignitor de la invención, consiste de 60 v/o de AIN; 10 v/o de AI2O3; y equilibrio de SiC. Otra composición de calor preferida para utilizarse con un ignitor de la invención, contiene 80 v/o de AIN y 20 v/o de SiC. Los ignitores de a presente invención pueden utilizarse en muchas aplicaciones, incluyendo aplicaciones de ignición de combustible de fase de gas como hornos y aparatos para cocinar, calentadores de zócalo, boileres y cubiertas de estufas. I?n particular, un ignitor de la invención puede ser utilizado como una fuentei de ignición para quemadores de gas de cubiertas de estufas, así como hornos de gas. Los ¡gnitores de le invención también resultan particularmente adecuados para utilizarse para l a ignición en donde los combustibles líquidos (v.g., queroseno, gasolina) se evaporan y encienden, v.g. en calentadores de vehículos (v.g., autos) que prove en un calentamiento anticipado del vehículo.

Los ignitores preferidos de la invención son distintos de los elementos calentadores conocidos como bujías incandescentes. Entre otras cosas, las bujías incandescentes empleados con frecuencia generalmente se calientan a temperaturas relativa mente bajas, v.g. una temperatura máxima de aproximadamente 800 °C, 900 "C ó 1000 °C y, de esta manera, calientan un volumen de aire, en lugar de proveer la ignición directa del combustible, mientras que los ignitores p 'eferidos de la invención pueden proveer temperaturas más altas máximas como de por lo menos aproximadamente 1200 °C, 1300 °C ó 1400 °C para proveer ignición directa del combustible. Los ignitores preferidos de la invención también requieren no incluir un sellado hermético al gas en torno al elemento o por lo menos una porción del mismo, para proveer una cámara de combustión de gas, según se emplea de forma típica con un sistema de bujías incandescentes. Aún más, muchos ignitores preferidos de la invención resul an útiles con voltajes de línea relativamente altos, v.g., un voltaje de línea mayor a 24 vqltios, como 60 voltios o más, o bien 120 voltios o más, incluyendo 220, 230 y 240 voltios, mientras que las bujías incandescentes generalmente se emplean únicamente con voltajes de 12 a 24 voltios. Los siguientes ejejmplos no limitativos son ilustrativos de la invención. Los documentos AU rhencionados en la presente, se incorporan en la presente por referencia en su totalidad.

EJEMPLO 1 Fabricación de ignitores Los polvos de una composición resistiva (22 % en volumen de MoSi2, resto de AI2O3) y una composición de aislante (100% en volumen de Al203), se mezclaron con un lig ante orgánico (aproximadamente 6 a 8 % en peso de grasa vegetal, 2.4% en peso de poliestíreno y 2 a 4 % en peso de polietileno) para formar dos paetas con aproximadamente 62 % en volumen de sólidos. Las dos pastas se cargaron en dos barriles de un moldeador de co-inyección. Un primer chorro llenó una cavidad en forma de medio cilindro con pasta aislante formando la base de soporte con un fm corriendo a lo largo de la longitud del cilindro. La parte fue retirada de la primera cavidad, colocada en una segunda cavidlad, mientras que un segundo chorro llenó el volumen conformado por el prirrer chorro y el centro de pared de la cavidad con la pasta conductiva. La parte moldeada forma un conductor en forma de pasador con un aislante que separa las dos extremidades. El vastago fue entonces desligado parcialmen e a temperatura ambiente en un solvente orgánico que se disuelve 10% er peso del 10-16 % en peso añadido. La parte se desligó entonces térmicamente en gas inerte fluido (N2) a 300-500 °C durante 60 horas, para eliminar el resto del ligante residual. La parte desligada se densificó en 95-97% de teórico a 1800-1850 °C en Argón. La parte densificada se limpió por comple to mediante ráfaga de arena. Cuando ambas extremidades del ignitor se conectan con una fuente de alimentación a un voltaje de 36 V, la zona caliente se logró a una temperatura de aproximadamente 1300 °C.

EJEMPLO 2 Fabricación de ignitor adicional Los polvos de un a composición resistiva (22 % en volumen MoSi2, resto de AI2O3) y una composición de aislante (5% en volumen de SiC, resto de AI2O3) se mezclaron coi un ligante orgánico (aproximadamente 6-8% en peso de grasa vegetal, 2.4% en peso de poliestireno y 2-4 % en peso de polietileno) para formar dos pasjtas con aproximadamente 62 % en volumen de sólidos. Las dos pastas se cargaron en dos barriles de un moldeador de co-inyección. Un primer chorro llenó una cavidad en forma de medio cilindro con pasta aislante que formaba la base de soporte con un fm corriendo a lo largo de la longitud del cilindro. La parte se retiró de la primera cavidad, se colocó en una segunda cavidad y un segundo chorro llenó el volumen contenido por el primer chorro y el centro de pared de cavidad con la pasta conductiva. La parte moldeada f:>rma un conductor en forma de pasador con un aislante que separa las dos extremidades. El vastago fue entonces desligado parcialmente a temperatura ambiente en un solvente orgánico que se disuelve 10 % en peso de 1 C-16 % en peso añadido. La parte se desligó entonces térmicamente en gas ir erte fluido como N2 a 300-500 °C durante 60 horas para eliminar el resto de) ligante residual. Las partes desligadas se densificaron en 95-97% de teiprico a 1800-1850°C en Argón. Las partes densificadas se limpiaron por compllceto medíante ráfaga de arena. Cuando las dos extremidades de los ignito )rres se conectan con una fuente de alimentación a voltajes que oscila desde 120?, la zona caliente se logró a una temperatura de aproximadamente 1307 °C.

EJEMPLO 3 Fabricación de ignitor adicional Los polvos de una composición resistiva (22% en volumen de MoSi2, 20 % en volumen de SiC, resto de AI2O3) y una composición de aislante (20% en volumen de SiC, resto de AI2O3) se mezclaron con aproximadamente 15 % en peso de alcohol polivinílico para formar dos pastas con aproximadamente 60 % eh volumen de sólidos. Las dos pastas se cargaron en dos barriles de un moldeador de;co-inyección. Un primer chorro llenó una cavidad que tenía ura sección transversal en forma de reloj de arena con pasta aislante que forma una base de soporte. La parte se retiró de la primera cavidad, se colocó er una segunda cavidad y un Segundo chorro llenó el volumen conformado por el primer chorro y el centro de pared de cavidad con la pasta conductiva. La parte moldeada que forma un conductor en forma de pasador con un ailslante que separa las dos extremidades se desligó entonces parcialmente en agua del grifo que se disolvía 10 % en peso de 10-16 % añadido en peso. LÍI parte se desligó entonces térmicamente en gas inerte fluido (N2) a 500 °C durante 24h para eliminar el resto del ligante residual. La parte desligada se densificó en 95-97% de teórico a 1800-1850 °C en Argón. La parte densificada se limpió por completo mediante ráfaga de arena. Cuando las dos extremidades del ignitor se conectan con una fuente de alimentación a un voltaje de 48 y, la zona caliente se logró a una temperatura de aproximadamente 1300 °C.

EJEMPLO 4 Fabricación de ignitor adicional Los polvos de una composición resistiva (20 % en volumen de MoSi2, 5 % en volumen de SiC, 74% en volumen de AI2O3 y 1 % en volumen de Gd2O3), una composición conductiva (28% en volumen de MoSi2, 7 % en volumen de SiC , 64% en volunjien de AI2O3 y 1 % en volumen de Gd203) y una composición de aislante (10 '/o en volumen de MoSi2, 89% en volumen de AI2O3 y 1 % en volumen de Gd2¡ p3), se mezclaron con 10-16 % en peso de ligante orgánico (aproximadamente 6-8 % en peso de grasa vegetal, 2-4 % en peso de poliestireno y 2-4 % en peso de políetileno) para formar tres pastas con aproximadamente 62-64 % en volumen de carga de sólidos. Las tres pastas se cargaron en los barriles de un moldeador de co-inyección. Un primer chorro llenó una cavidad c ue tenía una sección transversal en forma de reloj de arena con la pasta aislante formando la base de soporte. La parte se retiró de la primera cavidad y se colocó en una segunda cavidad. Un segundo chorro llenó la mitad inferior del volumen conformado por el primer chorro y la pared de cavidad con la pasta conductiva. La parte se retiró de la segunda cavidad y se colocó en una tercera cavidad. Un tercer chorro llenó el volumen conformado por el primer chorro, el segundo chorro y la pared de cavidad con pasta resistiva que forma un resistor en forma de pasador separado por el aislante y conectado con las extremidades conductivas también separadas por el aislante. La parte moldeada se desligó parcialmente en bromuro de n-propilo que se disolvía en 10% e n peso de 10-16% añadido en peso. La parte se desligó entonces térmicamente en Ar de desaceleración o N2 a 500 °C durante 24h para retirar el liga inte remanente y densificado en 95-97% de teórico a 1750 °C en Argón a una presión de 1 atmósfera. Cuando las dos extremidades conductivas del ignitor se conectan con una fuente de energía de un voltaje de 120V, la zona caliente (es decir, zona resistiva) se logró a una temperatura de 1300 °C. La invención se ha descrito detalladamente hacienda referencia a modalidades particulares de a misma. Sin embargo, se advertirá que el experto en la técnica, al considera r esta descripción, podría realizar modificaciones y mejoras dentro del espíritu y alcance de la invención.

Claims (1)

1. NOVED D DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES 1.- Un método para producir un ignitor resistivo, el cual comprende moldeado por inyecc ion de tres o más porciones de un elemento cerámico. 2.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque e elemento cerámico comprende dos o más regiones de resistividad divergente 3.- El método d e conformidad con la reivindicación 1 , caractepzado además porque el elemento cerámico comprende regiones de resistividad divergente a través de una sección transversal del elemento. 4.- El método d e conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque también comprende aplicar una o más composiciones cerámicas a por lé menos una porción del elemento cerámico. 5.- El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque se aplica una composición cerámica conductiva al elemento cerámico 6.- El método db conformidad con la reivindicación 4, caractepzado además porque por lo menos dos composiciones cerámicas distintas que tienen resi ssttiívidaldes divergentes, se aplican al elemento cerámico. 1.- El método ele conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque también comprende densificar el elemento cerámico formado. 8.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque una porción del interior del ignitor es eliminada. 9.- Un método para producir un ignitor resistivo, el cual comprende el moldeado por i nyección de una o más porciones de un elemento cerámico, en donde e l elemento cerámico comprende tres o más regiones de resistividad divergente. 10.- Un elemento ignitor cerámico que puede obtenerse mediante el moldeado por inyección de tres o más porciones de un elemento cerámico. 11.- Un elementa ignitor cerámico que puede obtenerse mediante el moldeado por inyección de una o más porciones de un elemento cerámico, en donde el elemento cerámico comprende tres o más regiones de resistividad divergente. 12.- El elemento ignitor cerámico de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado demás porque el elemento comprende dos o más regiones de resistividad divergente. 13.- El elemento ignitor de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque por lo menos una porción de una región de una primera resistividad se ha expuesto para exponer una región de una segunda resistividad distinta. 14.- El elemento ignitor de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque l¡a primera región tiene una resistividad más baja que la segunda región. 15.- El elemento tgjnitor de confqrmídad con la reivindicación 10, caracterizado además porque sé aplica una o más composiciones cerámicas a por lo menos una porción del elemento cerámico formado. 16.- El elemento igpitor de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque e elemento ignitor tiene una forma transversal básicamente redondeada para lo menos una porción de la longitud del ignitor. 17.- El elemento igihitor de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el elemento ignitor tiene una forma transversal no circular. 18.- Un método para encender combustible gaseoso, el cual comprende aplicar una corriente eléctrica a través de un ignitor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 17. 19.- El método c e conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque la corriente tiene un voltaje nominal de 6, 8, 10, 12, 24, 120, 220, 230 ó 240 voltios. 20.- Un aparato calentador que comprende un ignitor de conformidad con cualquiera de la s reivindicaciones 10 a 17.