NO790055L - Elektrisk ledende suspensjon. - Google Patents

Description

"Elektrisk komponent".

Foreliggende oppfinnelse gjelder ledende suspensjoner. Det

er allerede kjent at metallpartikler kan blandes i en væske for å danne en suspensjon i væsken uten bunnavsetning i vesentlig grad. Forutsatt passende-partikkelstørrelse og tetthet vil med andre ord en sådan suspensjon bli en kolloidal løsning eller suspensjon. Sådanne kolloidale løsninger er vel kjent for sin fuktighetshindrende og smørende virkning og løsninger som inne-holder kolloida! grafitt er vel kjent som smøremidler.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det frembragt en elektrisk komponent hvis særtrekk består i at den omfatter en suspensjon av ferromagnetiske eller paramagnetiske, elektrisk ledende partikler i en isolerende bærevæske, hvori partikkelkonsentrasjonen i væsken bestemmer suspensjonens relative ledningsevne i komponenten.

Ved en spesiell utførelse av foreliggende oppfinnelse er det frembragt en elektrisk reguleringsanordning som omfatter en suspensjon av ferromagnetiske eller paramagnetiske elektrisk ledende partikler i en bærevæske, elektrodeinnretninger i kontakt med nevnte løsning og magnetisk utstyr for å frembringe et magnetisk felt for konsentrasjon av partiklene inne i suspensjonen, idet det hele er utført slik at påtrykning av et magnetisk felt for å konsentrere partiklene mellom et par elektroder fører til nedsettelse av den elektriske motstand mellom elektrodene.

En ytterligere utførelse av foreliggende oppfinnelse gjelder

en elektrisk komponent som omfatter et herdbart plastmaterial,

en suspensjon av ferromagnetiske eller paramagnetiske partikler i en bærevæske, idet suspensjonen og plastmaterialet blandes og et magnetisk felt påtrykkes blandingen for å konsentrere partiklene innenfor et visst område av blandingen mens plastmaterialet herdes, for derved å øke plastmaterialets ledningsevne i området med partikkelkonsentrasjon.

Partiklene er enten ferromagnetiske eller paramagnetiske og bør være elektrisk ledende. Typiske ferromagnetiske partikler er partikler av jern, jernoksydog nikkel. Partiklene bør har rela-tiv høy elektrisk ledningsevne, og kan være magnetisert på forhånd for å bidra til partiklenes orientering og konsentrasjon innenfor det magnetiske felt.

Partiklene danner fortrinnsvis en kolloidal suspensjon i en hovedsakelig isolerende bærevæske. Partikkelstørrelsen i en sådan kolloidal suspensjon vil naturligvis avhenge av bærevæsken. Typiske partikkelstørrelser er av størrelsesorden 10 • (10) til 10 • (10) meter, men størrelser opp til 15 • (10) meter eller større er også mulig. Skjønt en kolloidal løsning er å foretrekke, er oppfinnelsen ikke begrenset til sådanne løsninger, fra partikkel-størrelser større enn kolloidale partikler ofte kan anvendes , særlig i en komponent som er utsatt for heftig bevegelse.

Ved en alternativ utførelse av foreliggende oppfinnelse kan det foreskrives større partikkelstørrelse enn den kolloidale, således at under stasjonære forhold partiklene avsettes for å danne en elektrisk ledende bane mellom to elektroder. Ved'forstyrrelse av partiklene ved påføring av et magnetisk felt vil komponentens motstand øke i vesentlig grad ved orientering eller konsentrering av partiklene bort fra elektrodene.

Ved en spesiell utførelse av foreliggende oppfinnelse kan den isolerende væske være et hydrokarbon, olje eller vann, og suspensjonen kan være anbragt i en passende beholder, slik som f.eks., et rør med minst to elektroder.

Det vil forstås at flere elektroder kan anvendes og at partiklene kan selektivt konsentreres i tilslutning til hvilket som helst elektrodepar ved orientering av suspensjonens partikler i samsvar med foreliggende oppfinnelse.

Det magnetiske utstyr for å frembringe bevegelse av partiklene i suspensjonen kan være en permanentmagnet eller en elektromagnet, eller en kombinasjon av disse magnettyper. Det magnetiske utstyr kan være regulerbart for å frembringe forskjellige konsentrasjoner mellom elektrodene, således at det opprettes varierende motstand mellom disse.

Når det er ønskelig å fastlegge den innstilte motstand mellom to elektroder til en gitt verdi, kan dette oppnås ved å blande suspensjonen med et herdbart plastmaterial, særlig et tverrbundet material, idet det påtrykte material varieres inntil den ønskede motstandsverdi er oppnådd for suspensjonen, hvoretter dette magnetiske felt opprettholdes for å bibeholde komponentens motstandsverdi mens plastmaterialet herdes. Det herdbare plastmaterial kan være en polyester som kan gjøres tverrbundet ved tilsats av et tverrbindingsmiddel.

En diamagnetisk skjerm, f.eks. av vismut eller kobber, kan innsettes mellom suspensjonen i en elektrisk komponent eller regulerings-innretning for å avskjerme suspensjonen fra det magnetiske felt. Oppfinnelsen omfatter også en nøkkelbryter eller lignende som omfatter en bevegelig magnet for å frembringe innkobling av partiklene mellom to elektroder eller i tilslutning til et utvalgt elektrodepar .

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere beskrevet ved hjelp av utførelses-eksempler og under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. IA, B og C anskueliggjør oppfinnelsens grunnleggende prin-sipp,

Fig. 2A og B viser en annen utførelse av oppfinnelsen,

Fig. 3 viser en innretning for elektromagnetisk styring, og

Fig. 4 er en ytterligere utførelse av fig. 3.

Fig. 1 viser et rør 10 som er avtettet i sin ene ende av en første elektrode 11 og i sin annen ende av en annen elektrode 12. Det midtre sylinderformede hulrom 13 i røret er fylt av en suspensjon i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Denne suspensjon er dannet av en kolloidal løsning av ferromagnetiske partikler med det ytre oksydsjikt på partiklene fjernet. Dette oksydsjikt kan fjernes ved oppvarming i en atmosfære av hydro-gengass for å redusere oksygenet i oksydsjiktet av jernoksyd på hver partikkel, mens partiklene ved laboratorieforsøk kan beises i svovelsyre og vasket med avionisert vann, hvoretter vannet fjernes ved anvendelse av isopropyl 2 propanol og tørking med "cellusolve" dietylenglykol monoetyleter. Partiklene blandes så med bærevæsken og lagres i vakuum for å hindre luft fra å komme i kontakt med partiklene. Suspensjonen innføres så i" hulrommet ved utnyttelse av et magnetisk felt, hvilket vil si at en permanentmagnet 15 an-bringes slik at partiklene konsentreres langs en bane 16 (se fig. IB) mellom elektrodene. På grunn av den tettere sammenpakning av partiklene bringes de i innbyrdes overflatekontakt for å danne en

elektrisk ledende bane mellom elektrode 11 og elektrode 12. Ved å dreie magneten slik at bare den ene magnetpol befinner seg inntil rørets midtområde, slik som vist i fig. 1C, vil partiklene bli samlet i avstand fra elektrodene 11 og 12, med den følge at ingen elektrisk ledende bane foreligger mellom elektrodene og motstanden mellom disse økes betraktelig til en verdi av en størrelsesorden som tilsvarer bæremediets ledningsevne. * Det vil forstås at i det tilfelle jernpartikler eller nikkelpulver av størrelsesorden 2 til 4 ym er suspendert i en bærevæske av klorparaffin, vil motstanden

av et sådant arrangement med en magnet til å trekke partiklene bort fra elektrodene 11 og 12 være av størrelsesorden 20 Mohm, og i det tilfellet magnetfeltet rettes slik at partiklene danner en ledende bane mellom elektrodene vil motstanden falle til en verdi av størrelsesorden 0 til 300 ohm, avhengig av den foreliggende partikkeltetthet i bærevæsken.

Det. vil forstås at en kjede av magnetiske partikler dannes mellom elektrodene 11 og 12, når magneten er orientert slik som vist i fig. 1 med det formål å danne en elektrisk ledende bane.

I den utførelse som er vist i fig. 2, er et hulrom 20 som inne-holder suspensjonen 21 utstyrt med elektroder 22 og 23 ved hver sin innbyrdes motstående ende av hulrommmet. Når det ikke foreligger noe magnetisk felt, vil partiklene være vilkårlige fordelt i hulrommet 20. og motstanden mellom elektrodene 22 og 23 vil være ganske høy. Når en magnet 25 anordnet slik at dens magnetfelt passerer gjennom ytterendene av elektrodene 22 og 23, vil partiklene i suspensjonen bli konsentrert mellom elektrodene på den måte som er beskrevet ovenfor, for å danne en elektrisk bro slik at motstanden mellom elektrodene 23 i vesentlig grad reduseres.

Fig. 3 og 4 viser samme utførelse som angitt i fig. 1, men ved anvendelse av et elektromagnetisk frembragt felt for konsentrasjon av partiklene. I fig. 3 med strømløs spole 30 rundt røret 10 vil anordningens elektriske motstand ha sin høyeste verdi.

I fig. 4 hvor en spenning er påtrykt spolen, vil det magnetiske felt som frembringes av spolen konsentrere partiklene mellom elektrodene 11 og 12 således at den elektriske motstand mellom elektrodene reduseres i vesentlig grad.

Ved en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse ble nikkelpulver avoksydert på den måte som er beskrevet ovenfor, og derpå malt til en størrelse av størrelsesorden 2 ym i en inert atmosfære samt derpå oppslemmet i en bærevæske av klorparaffin. Denne suspensjon ble blandet med polyester som inneholdt et tverrbindingsmiddel i form av et benzoyl peroksyd. Blandingen av herdbar poly ester og suspensjon ble så plassert i det hulrom som dannes av beholderen 20 i det viste apparat i fig. 2. En permanentmagnet 25 ble rettet langs hulrommmet 20 inntil motstanden mellom elektrodene 22 og 23 var av en størrelsesorden på f.eks. 10 ohm. Blandingen av herdbart polyester og suspensjon ble så oppvarmet til et terskelnivå for dannelse av tverrforbindelser i benzoyl peroksydet, for derved å oppnå en kryssbundet blanding. Etter herding og kryssbinding ble magneten fjernet og det herdede polyestermaterial kunne da bibeholde partiklene i suspensjonen i sin innstilte konsentrerte stilling, for derved å opprettholde den innstilte motstand av størrelsesorden 10 ohm.

Det vil forstås at det apparat•som er beskrevet ovenfor har mange anvendelser. Ved å variere det magnetiske felt kan partikkelkonsentrasjonen mellom elektrodene forandres, således at det oppnås forskjellige motstander ganske enkelt ved å forandre det magnetiske felt. Videre vil det forstås at det ved modi-fikasjon av den ovenfor beskrevede oppfinnelse kan anvendes partikler større enn kolloidal størrelse, hvilket vil tillate av-setning av partiklene og derved dannelse av en elektrisk bane mellom to elektroder. Ved å påtrykke et magnetisk felt for å samle partiklene i avstand fra elektrodene vil den elektriske bane hovedsakelig bli avbrutt og motstanden mellom elektrodene øket i vesentlig grad.

Claims (9)

1. Elektrisk komponent, karakterisert ved at den omfatter en suspensjon av ferromagnetiske eller paramagnetiske, elektrisk ledende partikler i en isolerende bærevæske, hvori partikkelkonsentrasjonen i væsken bestemmer suspensjonens relative ledningsevne i komponenten .

2. Elektrisk komponent som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omfatter elektrodeinnretninger i kontakt med suspensjonen samt magnetisk utstyr for å frembringe et magnetisk felt for konsentrering av partiklene innenfor et visst område av suspensjonen, således at påtrykning av et magnetisk felt for å samle partiklene til en bane mellom to elektroder fører til nedsettelse av den elektriske motstand mellom elektrodene..

3. Elektrisk komponent som angitt i krav 1, karakterisert ved at suspensjonen av ferromagnetiske eller paramagnetiske partikler er tilsatt eller omfatter et herdbart plastmaterial , og et magnetisk felt påtrykkes blandingen for konsentrering av partiklene innenfor et visst område av blandingen mens plastmaterialet herdes.

4. Elektrisk komponent som angitt i krav 1, karakterisert ved at partiklene er valgt fra en materialgruppe som består av' jern, jernoksyd og nikkel.

5. Elektrisk komponent som angitt i krav 1, karakterisert ved at partiklene har høy elektrisk ledningsevne og er magnetisert på forhånd for å lette deres orientering og konsentrasjon innenfor et påtrykt magnetisk felt.

6. Elektrisk komponent som angitt i krav 1, karakterisert ved at suspensjonen er en kolloidal suspensjon.

7. Elektrisk komponent som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omfatter flere elektroder og er innrettet for selektiv konsentrering av partiklene mellom hvilket som helst par av elektroder.

8. Elektrisk komponent som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omfatter en diamagnetisk skjerm anbragt mellom suspensjonen og en styreinnretning for å skjerme suspensjonen fra magnetisk fluks.

9. Elektrisk komponent som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omfatter en nøkkel-innretning med en bevegelig magnet for å frembringe innkobling av partikler i en partikkelkonsentrasjon mellom utvalgte elektroder .