PL58112B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 25. IX. 1969 58112 KI. 21 c, 2/01 ¦MKP II OS X0Ab $\JH UKD Wspóltwórcy wynalazku: dr inz. Jerzy Ranachowski, doc. dr inz. Zbig¬ niew Swiecki Wlasciciel patentu: Instytut Elektrotechniki, Warszawa (Polska) Tworzywo ceramiczne o duzej odpornosci na dzialanie luku elektrycznego Przedmiotem wynalazku jest tworzywo cerami¬ czne o duzej odpornosci na dzialanie luku elek¬ trycznego przeznaczone do stosowania w ukladach wysokonapieciowych, a zwlaszcza w komorach lu- koodpornych, lacznikach i stycznikach.Znanymi i stosowanymi w ukladach wysokona¬ pieciowych sa odporne na dzialanie luku elek¬ trycznego materialy kordierytowe i materialy gli- nokrzemianowe z dodatkiem tlenku litu.Ich odpornosc na dzialanie luku elektrycznego wiaze sie z duza odpornoscia na nagle zmiany temperatur. Duza odpornosc na zmiany temperatur wynika z tego, ze tworzywa te charakteryzuja sie bardzo niska rozszerzalnoscia termiczna. Liniowy wspólczynnik rozszerzalnosci termicznej dla tych tworzyw jest nizszy od 2,0 X 10-6/°C.Nagla zmiana temperatury wywoluje tylko mi¬ nimalne naprezenia mechaniczne ksztaltek wyko¬ nanych z tych materialów, nie doprowadzajac do ich pekniecia. Wada tych tworzyw jest jednak bardzo niska ich ogniotrwalosc. Tworzywa kordie¬ rytowe zaczynaja sie topic ponizej 1400°C, a two¬ rzywa glinokrzemianowe z dodatkiem tlenku li¬ tu — w temperaturach jeszcze nizszych. Dlatego tez w urzadzeniach wysokonapieciowych, gdzie nastepuje duzy doplyw ciepla do ukladu, materia¬ ly te topia sie powierzchniowo i ulegaja pred¬ kiemu zuzyciu.Wysoka ogniotrwaloscia charakteryzuja sie na¬ tomiast tworzywa ceramiczne na bazie krzemianu 2 cyrkonu. Wada tych tworzyw jezeli chodzi o moz¬ liwosc stosowania ich w ukladach wysokonapie¬ ciowych, jest fakt, ze liniowy wspólczynnik roz¬ szerzalnosci termicznej krzemianu cyrkonu jest 5 dosc wysoki i wynosi okolo 5,5 X 10-6/°C, na sku¬ tek czego tworzywo nie jest odporne na wstrzasy cieplne. Wyroby z tego tworzywa wytwarza sie z naturalnego krzemianu cyrkonu o uziarnieniu powyzej 5 mm srednicy. Metoda produkcji polega 10 na zmieszaniu naturalnego krzemianu cyrkonu z krzemianem cyrkonu zmielonym, z plastyfika¬ torami, z dodatkami ulatwiajacymi spiekanie i z woda, uformowaniu ksztaltek z sypkiej masy pod cisnieniem i wypaleniu tych ksztaltek do 15 temperatury 1550—1800°C.Celem wynalazku jest uzyskanie tworzywa ce¬ ramicznego, które wytrzymywaloby wysokie tem¬ peratury luku elektrycznego i równoczesnie bylo niewrazliwe na nagle zmiany temperatury. 20. Stwierdzono, ze tworzywem spelniajacym te wa¬ runki jest tworzywo oparte na krzemianie cyr¬ konu, o skladzie surowcowym: 60—90Vo ciezaro¬ wych krzemianu cyrkonu o uziarnieniu 0,1 do 0,5 mm, 5—10% ciezarowych wody, 10—40% cie- 25 zarowych spoiwa o uziarnieniu ponizej 60 mikro¬ nów, w sklad którego wchodzi tlenek glinu w ilo¬ sci 10—20°/o ciezarowych, weglan magnezu w ilo¬ sci 10—30% ciezarowych, krzemian cyrkonu w ilosci 0—10% ciezarowych, mineraly ilaste 30 i kwarc w ilosci 20—55°/o ciezarowych, skalen po- 5811258 112 tasowy w ilosci 0—10% ciezarowych, siarczan chromu w ilosci 0—10% ciezarowych, azotan gli¬ nu w ilosci 0—10% ciezarowych, fosforan sodu w ilosci 0—10% ciezarowych, fosforan potasu w ilosci 0—5% ciezarowych, weglan baru w ilosci 0—5% ciezarowych, fluorek wapnia w ilosci 0—2% ciezarowych.Mase zawierajaca krzemian cyrkonu, spoiwo i wode miesza sie przy pomocy mieszadla zeto- wego lub talerzowego i formuje ksztaltki w for¬ mach metalowych przy pomocy pras ciernych lub hydraulicznych pod cisnieniem 300—1000 kG/cm2.Spoiwo przygotowuje sie przez zmielenie odwazo¬ nych skladników w mlynie kulowym pracujacym na sucho. Suszenie wyrobów odbywa sie kon¬ wekcyjnie. Wypalanie uformowanych z tej masy ksztaltek prowadzi sie w piecach komorowych lub tunelowych w temperaturze 1300—1550°C zaleznie od skladu tworzywa. Uzyskane w ten sposób tworzywo posiada bardzo dobra lukoodpornosc, wytrzymalosc na zginanie 200—300 kG/cm2 i na- siakliwosc 1—5%.Wysoka odpornosc na nagle zmiany temperatury tworzywa wynika z niskiej temperatury mieknie¬ cia spoiwa. Niskotopliwe spoiwo pod wplywem dzialania wysokiej temperatury luku elektrycz¬ nego mieknie, i z tego wzgledu, z uwagi na wy¬ soki wspólczynnik rozsz3rzalnosci termicznej jkrzlemianu cyrkonu, nastepuje bardzo szybkjie wyrównanie naprezen termomechanicznych two¬ rzywa. Z uwagi na wysoka zawartosc krzemianu cyrkonu, tworzywo odznacza sie dostateczna ognio- trwaloscia dla unikniecia deformacji termicznej pod wplywem dzialania luku. Niska nasiakliwosc wyrobów ponizej 5% osiaga sie przy wiekszych za¬ wartosciach spoiwa w tworzywie. Lukoodpornosc wzrasta ze zwiekszajaca sie zawartoscia w spoi¬ wie tlenków Na20, K20, MgO, BaO, A1203, Cr203 i zmniejszajaca sie zawartoscia Si02. Dobre for¬ mowanie ksztaltek umozliwia stosowanie plasty¬ cznych glin jako surowców ilastych.Tworzywo wedlug wynalazku ma zastosowanie do produkcji plyt komór gaszacych w wylaczni¬ kach wysokiego napiecia oraz do produkcji ksztal¬ tek w innych urzadzeniach elektrotechnicznych, w których zachodzi dzialanie luku elektrycznego. 5 Przyklad. Masa do formowania ksztaltek zawiera 65% krzemianu cyrkonu, 35% spoiwa i 5% wody.Sklad spoiwa: 10% tlenku glinu, 20% weglanu magnezu, 4% weglanu baru, 10% fosforanu sodu, io 48% mineralów ilastych i kwarcu, 5% skalenia potasowego, 2% siarczanu chromu i 1% azotanu glinu.Spoiwo miele sie w mlynie kulowym do uziar- nienia ponizej 60 mikronów. Skladniki masy mie- is sza sie przez 30 minut przy pomocy mieszadla zetowego. Uformowane ksztaltki prasuje sie pod cisnieniem 300 kG/cm2 przy pomocy prasy hy¬ draulicznej i wypala sie w temperaturze 1400°C w przemyslowym piecu tunelowym. 20 Uzyskane w ten sposób tworzywo ma bardzo dobra lukoodpornosc, wytrzymalosc na zginanie 220 kG/cm2 i nasiakliwosc 4,2%. 25 PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Tworzywo ceramiczne o duzej odpornosci na dzialanie luku elektrycznego w ukladach wysoko¬ napieciowych znamienne tym, ze stanowi produkt wypalania masy zawierajacej 60—90% ciezaro- 30 wych krzemianu cyrkonu o uziarnieniu od 0,1 do 0,5 mm srednicy, 5—10% ciezarowych wody i 10— 40% spoiwa o uziarnieniu pcnizej 60 mikronów skladajacego sie z 10—20% ciezarowych tlenku glinu, 10—30% ciezarowych weglanu magnezu, 35 o—10% ciezarowych krzemianu cyrkonu. 0—10°/o ciezarowych skalenia potasowego, 20—55% cieza¬ rowych mineralów ilastych i kwarcu, 0—10% cie¬ zarowych siarczanu chromu, 0—10% ciezarowych azotanu glinu, 0—10% ciezarowych fosforanu sodu, 40 0,5% ciezarowych fosforanu potasu, 0—5% cieza¬ rowych weglanu baru, 0—2°/o ciezarowych fluorku wapnia. Krak 1 z. 260 V. 69 310 PL