RU213149U1 - Устройство маркировки электрооборудования для регистрации перегрева узлов электрооборудования - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам маркировки электрооборудования для размещения на поверхностях данного оборудования, а именно к устройствам маркировки элементов электрооборудования для регистрации факта их перегрева. Устройство маркировки элементов электрооборудования для регистрации факта их перегрева, представляющее собой диэлектрическую наклейку, имеющую слоистую структуру, включающую защитную подложку, клеевой слой, гибкую галогенсодержащую полимерную основу, с нанесенными на лицевую сторону надписями, включающими численное значение порога температуры, при этом на лицевую поверхность основы нанесен термоактивируемый состав, необратимо изменяющий прозрачность, с проявлением цвета гибкой основы, при достижении указанной на наклейке пороговой температуры. Толщина гибкой полимерной основы составляет менее 1 мм, а скорость срабатывания термоактивируемого состава составляет менее 5 с при нагреве выше пороговой температуры. При этом лицевая сторона наклейки покрыта прозрачным защитным слоем. Полезная модель обеспечивает повышение безопасности эксплуатации различного оборудования, в том числе энергетического назначения, за счет возможности легко и безопасно регистрировать перегрев элементов электрооборудования, а также кратковременные перегревы поверхности данного оборудования в период пиковых нагрузок, с использованием маркировочной наклейки, обладающей диэлектрическими свойствами, устойчивостью к возгоранию и электрической прочностью не менее 5 кВ/мм. 18 з.п. ф-лы, 6 ил., 13 прим., 1 табл.

Description

Область техники, к которой относится заявленная полезная модель

Полезная модель относится к устройствам маркировки электрооборудования для размещения на поверхностях данного оборудования, а именно к устройствам сигнальной маркировки элементов электрооборудования для регистрации факта их перегрева.

Уровень техники

Самоклеящиеся материалы широко применяются при производстве товаров различного назначения, для маркировки на промышленных предприятиях и в логистике, а также в быту. Такие самоклеящиеся материалы, как правило, имеют слоистую структуру, включающую в себя изолирующий слой, клеевой слой, основу и защитный слой. Изолирующий слой защищает клеевой слой до момента приклеивания к поверхности и чаще всего изготавливается на основе синтетических пленок или силиконизированной бумаги, что обеспечивает его снятие без разрывов основы или изолирующего слоя, а также без деформации клеевого слоя. В качестве клеев используются составы на основе каучука, акрила или силикона.

Основой для самоклеящихся материалов может служить бумага, картон, полимерные пленки, а также ткани. Каждый из материалов обладает своими преимуществами и недостатками. Так, бумага не отличается стойкостью к механическим воздействиям, неэластична и чувствительна к влаге воздуха, а также может воспламениться в условиях резкого скачка температуры или возникновения вблизи источника открытого пламени. Картон, помимо приведенных выше особенностей, не обладает гибкостью. Хлопчатобумажные ткани, пропитанные специальными составами и имеющие клеевой слой, используются в качестве тепло- и электроизоляции, но при этом не обладают или быстро теряют водоотталкивающие свойства и склонны к гниению. Применение в качестве основы полимерных пленок позволяет избежать указанных недостатков. Из уровня техники известны ацетатные, поливинилхлоридные (ПВХ) и другие галогенсодержащие, полиэтиленовые, полипропиленовые, полистирольные, полиэфирные и другие самоклеящиеся пленки.

Галогенсодержащие полимерные материалы обладают рядом характеристик, выгодно отличающих их от других типов подобных материалов и способствующих их широкому распространению в энергетике в качестве изоляционного материала для соединений токопроводов, концевых гильз и наконечников кабельных проводников и других назначений.

Так ПВХ пленки и другие галогенсодержащие пленки, обладают рядом необходимых свойств, которыми должен обладать материал, применяющийся в электроэнергетике, для обеспечения необходимых эксплуатационных характеристик, а также должной безопасности эксплуатации как наклейки, так и самого оборудования, а именно:

низкая горючесть и воспламеняемость: при возникновении аварийных перегревов поверхности, на которой размещен самоклеящийся материал, сама наклейка не может стать источником возгорания, а воспламенение возможно только при непосредственном действии открытого огня, после прекращения воздействия которого ПВХ и другие галогенсодержащие пленки склоны к быстрому затуханию.

электрическая прочность и высокие диэлектрические свойства, благодаря которым самоклеящийся материал не проводит электрический ток, а при отклеивании наклейки от контролируемого элемента с последующим перекрытием отсутствует возможность возникновения пробоя и короткого замыкания.

гибкость и эластичность обеспечивают возможность приклеивания материала к поверхности узлов установок и электрооборудования со сложной геометрией.

прочность к разрыву и устойчивость к растяжению увеличивают срок эксплуатации ПВХ и других галогенсодержащих пленок и обеспечивают надежность их использования.

нетоксичность: при длительной эксплуатации в условиях, близких к стандартным, не происходит выделения вредных для человека веществ.

Из уровня техники известны коммерческие самоклеящиеся ПВХ-пленки, производимые немецкой фирмой ORAFOL Europe GmbH и поставляемые под маркой ORACAL или ORATAPE (http://www.orafol.com/rueurope/produkty/adhesive-tape-systems/kratkoe-opisanie). В частности, прозрачная многоразовая монтажная пленка ORATAPE МТ80Р этого производителя (https://www.orafol.com/ru/europe/produkty/oratape-mt80p-application-tape) обладает высокой прочностью на растяжение и снимаемым модифицированным полиактилатным клеевым слоем на основе растворителя со средней клеящей способностью, что обеспечивает возможность многократного применения.

Также из документа RU 190979 U1, дата публикации 18.07.2019, известна наклейка, состоящая из нескольких слоев: нижний защитный слой лайнер, двухсторонний скотч сверхсильной фиксации, промежуточный слой праймера, слой композиционного износостойкого материала, состоящего из прочной гибкой основы и эластичного наполнителя, и наружный защитный слой. При этом в качестве материала гибкой основы композиционного износостойкого слоя используется продукт химической модификации полиэтилена хлором и сернистым ангидридом - хлорсульфополиэтилен. Полезная модель обеспечивает повышение долговечности и надежности наклейки, повышение безопасности и снижение трудоемкости изготовления, а также расширяет диапазон условий применения в жарком, холодном, сухом и влажном климате, и разнообразие форм и размеров наклейки.

Тем не менее, назначением приведенных материалов, в которых в качестве гибкой основы используются галогенсодержащие полимеры, является только обеспечение необходимых адгезионных свойств к тем элементам, на которых они закреплены или размещены, а также эксплуатационных характеристик: изолирующих, бытовых, информационных, декоративных и др.

Использование ПВХ и других галогенсодержащих пленок известно из источника RU 2602886 C2, дата публикации 20.11.2016, в котором описана термопластичная пленка, состоящая из термопластичного эластомера, в качестве которого выступает хлорированный полиэтилен, термопласта, являющегося пластмассой на основе хлора, и прочих компонентов. Описанная пленка обеспечивает термическую изоляцию и защиту мест стыковки и швов от влияния погодных условий и механических воздействий. Однако в данном изобретении термопластичная пленка не обладает самоклеящимися свойствами. Другим примером может служить описанная в источнике RU 29572 U1, дата публикации 20.05.2003, изоляционная лента для защиты наружной поверхности подземных трубопроводов, включающая полимерную пленку-основу, мастичный слой, антиадгезивный слой и армированный материал, размещенный в толще мастичного слоя. При этом в качестве полимерной пленки-основы используется ПВХ пленка, на которую наносятся остальные компоненты, в результате чего армированная изоляционная лента по данному изобретению получает высокие прочностные свойства и адгезию к металлу. Тем не менее, назначением приведенного изобретения является изоляция нефтепродуктопроводов, и оно не может быть использовано в электроэнергетике.

В то же время, для длительной безопасной эксплуатации оборудования энергетического назначения, необходимо своевременно выявлять дефекты, сопровождающиеся, например, перегревами контактных соединений в электроэнергетике, перегревами подшипников в механике, перегревами двигателей, зарядных устройств или аккумуляторов в бытовых приборах, приводящими к повышению температуры узлов оборудования и возникновению аварийных ситуаций.

Для обеспечения непрерывного контроля перегрева используются, в частности, индикаторы температуры, покрытые термоактивируемым составом, который изменяет цвет при достижении пороговой температуры, сигнализируя тем самым о факте перегрева (US 20060011124 A1, дата публикации 15.07.2004; US 6564742 B2, дата публикации 03.08.2001).

Индикаторы температуры могут быть двух видов: обратимые (изменяющие окраску только в нагретом состоянии и возвращающие исходный цвет при охлаждении) и необратимые (изменяющие окраску после превышения заданной температуры и сохраняющие ее после охлаждения). В отличие от обратимых индикаторов необратимые индикаторы позволяют не только выявить, но и зафиксировать максимальное значение температуры.

Также индикаторы температуры могут разделяться по принципу действия. Известны индикаторы, основанные на механическом разрушении термочувствительного элемента, на химической реакции компонентов состава или на фазовом переходе термочувствительного компонента.

Индикаторы, основанные на механическом разрушении термочувствительного элемента, имеют невысокую скорость срабатывания, а термоиндикаторы, принцип действия которых основан на химических реакциях, отличаются невысокой точностью, поскольку в соответствии с уравнением Аррениуса степень протекания химической реакции определяется не только температурой, но и временем. Поэтому длительная выдержка состава при температуре, незначительно меньшей порогового значения, также приведет к срабатыванию изделия.

Наиболее точными являются индикаторы температуры, основанные на фазовом переходе, а именно на плавлении термоактивируемого компонента. Поскольку, в отличие от химической реакции, температура фазового перехода является константой, такие индикаторы имеют наибольшую точность, а их сохранность в исходном неактивированном состоянии при температуре, незначительно меньшей пороговой, практически не зависит от времени выдержки.

В качестве веществ, использующихся в качестве термочувствительного компонента, в таких индикаторах обычно применяются соли высших карбоновых кислот, парафины, воски, сложные эфиры многоатомных спиртов, комплексные соединения переходных металлов, а также сплавы металлов и другие составы.

Необратимые индикаторы температуры могут быть выполнены в однотемпературном и многотемпературном вариантах. Моноготемпературные индикаторы, как правило, представляют собой наклейки, среди производителей которых можно выделить: ООО «ТермоЭлектрика» (https://www.lesiv.pro/%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%8F-1-mark-pro), ООО «Инновационная компания «ЯЛОС» (https://www.yalosindicator.com/product/termoindikatory-kontrol-temperatury), ЗАО «НПФ «Люминофор» (https://luminophor.ru/catalog/termoindikatornye-materialy/termoindikatory-plavleniya-marki-tin/). Они позволяют отследить динамику развития дефекта, регистрировать максимальную температуру поверхности оборудования при перегреве, и обеспечивают возможность сравнения температур перегревов идентичных элементов (узлов оборудования). Однако, поскольку для большинства электротехнических устройств и узлов электроустановок регламентируется только одно значение предельно допустимой температуры, использование многотемпературных индикаторов может приводить к возникновению неопределенности при осмотрах. Частичное изменение цвета температур индикатора недостаточно, чтобы принять решение о наличии дефекта: требуется дополнительно узнать предельно допустимое значение температуры для контролируемого элемента, сопоставить его с найденным значением и только после этого принять решение о необходимости незамедлительного вывода оборудования в ремонт. Кроме того, в силу особенности конструкции, каждый элемент индикатора измеряет температуру своего участка поверхности (изоляции) и его значения могут не соответствовать максимальной температуре других участков контролируемого элемента.

Также следует отметить, что для использования в энергетике температурные индикаторы должны обеспечивать возможность фиксировать кратковременные аварийные перегревы, вызванные пусковыми токами или прохождением токов короткого замыкания, избыточной стартовой нагрузкой двигателей, холодным ходом, переключением или прочими процессами. Поскольку обычно нагревы вследствие аварийных или пусковых режимов работы длятся от 5 с до минуты, скорость индикации (срабатывания термоактивируемого состава) должна определяться нижним порогом и составлять не более 5 с.

Кроме того, для повышения надежности и безопасности эксплуатации электроустановок все токопроводы должны иметь специальную маркировку. Монтажные провода, жилы кабелей и жгутов, применяемые для электрических установок при стационарной прокладке в осветительных сетях, а также для монтажа электрооборудования, машин, механизмов и станков по требованиям ГОСТ 23594-79, ГОСТ Р 50462-2009 и ГОСТ 31947-2012 должны иметь одну из перечисленных маркировок: цветовую, буквенную, цифровую или буквенно-цифровую. Маркировка может содержать назначение кабельного изделия, его тип, дополнительные конструктивные признаки: материал оболочки, род защитного покрова и др., а также диаметр или сечение токопроводящих жил, число жил (групп), напряжение, волновое сопротивление и другие признаки, достаточные, чтобы отличить одно изделие от другого (ГОСТ 15845-80, ГОСТ 28763-90). Наличие маркировки выделяет находящиеся под напряжением элементы, чтобы не допустить прикосновения к ним при обслуживании оборудования под нагрузкой. Кроме того, маркировка снижает шанс соединения соседних фаз при выполнении технического обслуживания или ремонтных работ и тем самым снижает вероятность возникновения короткого замыкания, возгорания или пожара и повышает безопасность эксплуатации.

Таким образом, существует потребность в создании устройства маркировки электрооборудования для регистрации перегрева узлов электрооборудования, а также кратковременных перегревов поверхности оборудования в период пиковой нагрузки.

Наиболее близким аналогом (прототипом) для заявляемой полезной модели выбраны самоламинирующиеся кабельные маркеры производителя FPE (Италия), поставляемые, например, компанией «Премиум Партнер» (https://premiumpartner.ru/service-item/samolaminiruyushhiesya-kabelnye-markery/) и представляющие собой клейкую пленку с матовым непрозрачным полем для нанесения цветовой, буквенной, цифровой или буквенно-цифровой информации и прозрачной части, которая защищает нанесенную на матовую часть маркировочную информацию при оборачивании вокруг провода. Маркер имеет клеевое покрытие, позволяющее прочно прикреплять его «в защип» или «в кольцо» и обеспечивающее надежное маркирование кабеля даже на загрязненной поверхности и в агрессивных средах. Благодаря использованию в качестве материала изготовления поливинилхлорида, эта продукция имеет широкий диапазон эксплуатационных температур и диаметров маркируемого провода. Тем не менее, у прототипа отсутствует возможность регистрации температурных перегревов поверхности, на которую закреплены заявленные устройства.

Полезная модель направлена на сочетание свойств наклеек для маркировки электрооборудования, где в качестве материала для гибкой основы используется галогенсодержащий полимерный материал, и однотемпературных индикаторов с возможностью регистрации перегрева элементов электрооборудования, а также для выявления факта кратковременных перегревов поверхности оборудования в период пиковой нагрузки.

Термины и определения используемые в настоящей полезной модели

Под «наклейкой» понимается элемент произвольной формы, тыльная сторона которого покрыта клеем, защищенным изолирующей пленкой, причем после удаления пленки клеевой слой обеспечивает необходимую адгезию к поверхности. Термин «адгезия» обозначает сцепление поверхностей разнородных тел.

Термин «гибкая основа» относится к материалам, обладающим способностью возвращаться в изначальную форму после изгиба.

Под термином «термоактивируемый состав» понимается состав, который изменяет свою прозрачность относительно исходного состояния при нагреве выше температуры активации, и не возвращается в исходное состояние при последующем охлаждении. Термоактивируемый состав может состоять, например, из индивидуального органического соединения или соли органической кислоты, имеющих температуру фазового перехода при температуре активации, или из смеси веществ. Кроме того, термоактивируемый состав может дополнительно включать связующее, представленное, например, органическими смолами, для лучшей адгезии термоактивируемого состава на гибкой основе, и другие добавки.

Термин «пороговая температура» или «температура активации» (Т) обозначает численное значение температуры, при котором происходит изменение свойств термоактивируемого состава. В заявляемой полезной модели точность регистрации превышения пороговой температуры составляет 5°С.

Под термином «точность регистрации превышения пороговой температуры» понимается следующее:

1. До момента достижения устройством температуры, равной пороговой температуры соответствующего термоактивируемого состава за вычетом значения заявленной точности, изменения прозрачности соответствующего термоактивируемого состава и внешнего вида устройства не происходит.

2. При температуре равной или превышающей пороговую температуру соответствующего термоактивируемого состава плюс значение заявленной точности соответствующий термоактивируемый состав является прозрачным, а устройство имеет внешний вид, отличный от исходного.

3. Точное значение фазового перехода термочувствительного компонента находится внутри заявленного диапазона и дополнительно не устанавливается. Точность регистрации превышения пороговой температуры, определяемой настоящей полезной моделью, составляет 5°С.

«Фазовый переход» - это переход вещества из одной термодинамической фазы в другую при изменении внешних условий. Применительно к настоящей полезной модели, фазовый переход представляет собой «плавление» и означает переход состава из твердого состояния в жидкое при повышении температуры до или выше температуры плавления состава.

Термин «быстрый нагрев» соответствует нагреву поверхности с установленным на нее устройством со скоростью не менее 5°С/с. Абсолютное значение выбрано экспертно и соответствует скорости нагрева электроустановок при возникновении аварийных режимов, токов короткого замыкания или пусковых токов.

«Дефект» - это несоответствие объекта требованиям, установленным документацией хотя бы по одному показателю.

Под «устойчивостью к возгоранию» понимается способность материала противодействовать горению под действием источника зажигания.

Термин «электрическая прочность» определяет свойство данного устройства выдерживать приложенное к нему электрическое напряжение. Другими словами, электрическая прочность это минимальная напряженность электрического поля, при которой наступает пробой устройства.

Термин «диэлектрический» означает свойство данного устройства выдерживать приложенное к нему электрическое напряжение, при этом минимальная напряженность электрического поля, при которой наступает пробой устройства, превышает электрическую прочность воздуха в нормальных условиях с толщиной слоя 1 см, составляющую 3 кВ/мм.

Под «плотным приклеиванием» понимается способность устройства приклеиваться к металлическим или полимерным поверхностям с радиусом изгиба не менее 2 мм² без потери адгезионных свойств.

Сущность полезной модели

Настоящая полезная модель создана для повышения безопасности эксплуатации энергетического оборудования за счет маркировки электрооборудования с обеспечением возможности регистрации перегрева элементов электрооборудования, а также кратковременных перегревов поверхности данного оборудования в период пиковой нагрузки, при помощи диэлектрической гибкой маркировочной наклейки с нанесенным термоактивируемым составом, устойчивой к возгоранию и обладающей электрической прочностью не менее 5 кВ/мм.

Задачей настоящей полезной модели является создание устройства, обладающего свойствами маркировочных наклеек, в которых в качестве материала для гибкой основы используется галогенсодержащий полимерный материал, и однотемпературных индикаторов.

Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении безопасности эксплуатации различного оборудования, в том числе энергетического назначения, за счет возможности легко и безопасно регистрировать перегрев элементов электрооборудования, а также кратковременные перегревы поверхности данного оборудования в период пиковых нагрузок, с использованием маркировочной наклейки, обладающей диэлектрическими свойствами, устойчивостью к возгоранию и обладающей электрической прочностью не менее 5 кВ/мм.

Технический результат достигается за счет устройства маркировки элементов электрооборудования для регистрации факта их перегрева, представляющее собой диэлектрическую наклейку, имеющую слоистую структуру, включающую защитную подложку, клеевой слой, гибкую галогенсодержащую полимерную основу, с нанесенными на лицевую сторону надписями, включающими численное значение порога температуры, при этом на лицевую поверхность основы нанесен термоактивируемый состав, необратимо изменяющий прозрачность, с проявлением цвета гибкой основы, при достижении указанной на наклейке пороговой температуры, толщина гибкой полимерной основы составляет менее 1 мм, а скорость срабатывания термоактивируемого состава составляет менее 5 с при нагреве выше пороговой температуры, при этом лицевая сторона наклейки покрыта прозрачным защитным слоем.

Использование гибкой галогенсодержащей полимерной основы с толщиной менее 1 мм с нанесенным на нее термоактивируемым составом обеспечивает возможность использования заявленного устройства для регистрации перегрева элементов электрооборудования и кратковременных перегревов поверхности данного оборудования в период пиковых нагрузок в энергетике, поскольку указанная основа обладает диэлектрическими свойствами, гибкостью, устойчивостью к возгоранию и электрической прочностью не менее 5 кВ/мм. Скорость срабатывания термоактивируемого состава составляет менее 5 с при нагреве выше пороговой температуры и обеспечивается, в частном случае, использованием гибкой основы толщиной не более 1 мм, что позволяет прогревать термоактивируемый состав при возникновении кратковременных перегревов в период пиковой нагрузки и полностью переводить его в расплав с цветовым переходом «непрозрачный-прозрачный» в течение не более 5 с, а также обеспечивает необходимую теплоотдачу при воздушном охлаждении работающих устройств.

За счет использования гибкой галогенсодержащей полимерной основы, устройство может быть выполнено с возможностью плотно приклеиваться к металлическим и полимерным поверхностям с радиусом изгиба не менее 2 мм².

Маркировка энергоборудования обеспечивается нанесением на лицевую поверхность основы надписей, содержащих цветовую, буквенную, цифровую или буквенно-цифровую маркировочную информацию. В частных случаях гибкая галогенсодержащая полимерная основа может иметь цвет, соответствующий установленным правилам маркировки энергооборудования.

В частном случае, помимо пороговой температуры на устройстве указывается также информация о дате окончания срока эксплуатации.

В частном случае, гибкая галогенсодержащую полимерная основа включает в себя поливинилхлорид, а также 3-97% площади гибкой основы может обладать светоотражающими свойствами, предпочтительно не менее 70% площади лицевой поверхности наклейки, что повышает заметность как оборудования, так и самого устройства для маркировки, для быстрой и легкой регистрации перегрева поверхности оборудования.

В различных вариантах осуществления полезной модели термоактивируемый состав выбран для определения пороговой температуры из диапазона 50-210°С, в частности, термоактивируемый состав выбран для определения пороговой температуры из группы 50°С, 55°С, 60°С, 70°С, 80°С, 90°С, 100°С, 110°С, 120°С, 130°С, 140°С, 150°С.

В вариантах осуществления, термоактивируемый состав включает органические вещества, которые при достижении пороговой температуры с точностью 5°С претерпевают фазовый переход, сопровождающийся визуальным переходом непрозрачный-прозрачный. В частных случаях, термоактивируемый состав включает соль насыщенной жирной алифатической кислоты, алкан, содержащий более 23 атомов углерода, диалкилфосфиновую кислоту, насыщенную жирную алифатическую кислоту.

В некоторых вариантах не менее 70% площади основы в зоне термоактивируемого состава окрашено в черный цвет, а при достижении пороговой температуры с заявленной точностью происходит визуальный цветовой переход части поверхности устройства белый-черный, то есть, термоактивируемый состав в непрозрачном состоянии имеет белый цвет.

Лицевая сторона наклейки может быть покрыта прозрачным защитным слоем, в качестве которого может быть использован лак или полимерная пленка. Устройство может быть выполнено с возможностью регистрации перегрева поверхности токопроводящих элементов на открытом воздухе.

В частных случаях площадь термоактивируемых составов может занимать от 3 до 97% площади лицевой поверхности наклейки, предпочтительно не менее 30% площади лицевой поверхности наклейки. Также, площадь поверхности основы, покрытой термоактивируемый составом составляет не менее 100 мм², что позволяет выявлять сработавшие устройства с дальнего расстояния, а также позволяет выявлять точечные нагревы большой поверхности установок.

Краткое описание чертежей

Полезная модель будет более понятна из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

Фиг. 1 - Слоистая структура устройства маркировки электрооборудования для регистрации перегрева элементов электрооборудования;

Фиг. 2 - Вид сверху на устройство маркировки электрооборудования для регистрации перегрева элементов электрооборудования, 2а - первоначальный вид наклейки, 26 - сработавшая наклейка (после превышения пороговой температуры);

Фиг. 3 - Слоистая структура устройства маркировки электрооборудования для регистрации перегрева элементов электрооборудования с дополнительным окрашиванием в зоне слоя термоактивируемого состава;

Фиг. 4 Вид сверху на устройство маркировки электрооборудования для регистрации перегрева элементов электрооборудования, с дополнительным окрашиванием в зоне слоя термоактивируемого состава, 4а - первоначальный вид наклейки, 46 - сработавшая наклейка (после превышения пороговой температуры);

Фиг. 5 - Устройство маркировки электрооборудования для регистрации перегрева элементов электрооборудования с указанием срока окончания эксплуатации.

Фиг. 6 - Устройство маркировки электрооборудования для регистрации перегрева элементов электрооборудования с использованием гибкой галогенсодержащей полимерной основы, обладающей светоотражающими свойствами, 6а - первоначальный вид наклейки, 66 -сработавшая наклейка (после превышения пороговой температуры), 6в - слоистая структура.

На фиг. 1 представлена слоистая структура устройства маркировки электрооборудования для регистрации перегрева элементов электрооборудования, представляющего собой наклейку, имеющую слоистую структуру, включающую изолирующую пленку 1, клеевой слой 2, гибкую галогенсодержащую полимерную основу 3, и нанесенный на нее в виде единой зоны слой термоактивируемого состава 4, покрытую защитным лаком или прозрачной полимерной пленкой 6.

На фиг. 2 представлено устройство маркировки электрооборудования для регистрации перегрева элементов электрооборудования до нагрева (а) и после нагрева (6), представляющее собой наклейку, включающую гибкую галогенсодержащую полимерную основу 33 и нанесенный на нее в виде единой зоны слой термоактивируемого состава 4. На лицевой стороне устройства на произвольном участке может содержаться информация о численном значении регистрируемой температуры 5 (на фигуре показан один из вариантов).

На фиг. 3 представлена слоистая структура устройства маркировки электрооборудования для регистрации перегрева элементов электрооборудования, представляющего собой наклейку, имеющую слоистую структуру, включающую изолирующую пленку 1, клеевой слой 2, гибкую галогенсодержащую полимерную основу 3 толщины d, частично покрытую краской 7, на которую в виде единой зоны нанесен слой термоактивируемого состава 4, при этом наклейка покрыта защитным лаком или прозрачной полимерной пленкой 6.

На фиг. 4 представлена лицевая сторона устройства маркировки электрооборудования для регистрации перегрева элементов электрооборудования до нагрева (а) и после нагрева (6), представляющее собой наклейку, включающую гибкую галогенсодержащую полимерную основу 3 толщины d, частично покрытую краской 7, на которую нанесена надпись 5, включающая численное значение регистрируемого порога температуры, и термоактивируемый состав 4, нанесенный на краску 7 в виде единой зоны.

На фиг. 5 представлено устройство маркировки электрооборудования для регистрации перегрева элементов электрооборудования, представляющее собой наклейку, имеющую слоистую структуру, включающую изолирующую пленку 1, клеевой слой 2, гибкую галогенсодержащую полимерную основу 3 толщины d и нанесенный на нее в виде единой зоны слой термоактивируемого состава 4, при этом на лицевую сторону гибкой основы, которая свободна от слоя термоактивируемого состава, нанесена надпись 5, включающая численное значение регистрируемого порога температуры и указание срока окончания эксплуатации.

На фиг. 6 (а, б - лицевая сторона, в - в разрезе) представлено устройство маркировки электрооборудования для регистрации перегрева элементов электрооборудования до нагрева (а) и после нагрева (б), представляющее собой наклейку, имеющую слоистую структуру, включающую изолирующую пленку 1, клеевой слой 2, гибкую галогенсодержащую полимерную основу 3а, обладающую светоотражающими свойствами и имеющую толщину d, и нанесенный на нее в виде единой зоны слой термоактивируемого состава 4, при этом наклейка покрыта защитным лаком или прозрачной полимерной пленкой 6.

Осуществление полезной модели

Общая технология изготовления устройства.

В качестве гибкой основы для заявленного устройства могут быть использованы, например, ПВХ пленки с толщиной менее 1 мм, чтобы скорость срабатывания каждого из термоактивируемых составов составляла менее 5 с при нагреве выше соответствующей каждому составу пороговой температуры, что также повышает безопасность эксплуатации контролируемого оборудования, поскольку позволяют прогревать термоактивируемый состав при возникновении кратковременных перегревов в период пиковой нагрузки и полностью переводить его в расплав с цветовым переходом «непрозрачный-прозрачный» в течение не более 5 с, а также обеспечивают необходимую теплоотдачу при воздушном охлаждении работающих устройств. При использовании галогенсодержащей полимерной основы электрическая прочность устройства составляет не менее 5 кВ/мм.

Приготовление термоактивируемого состава.

Органическое вещество, например, жирные соли высших карбоновых кислот (каприлат иттрия, стеарат лития, каприлат кадмия, тридеканат самария и т.п.), жирные карбоновые кислоты, алканы, содержащие более 23 атомов углерода, воски, микронизированные полимеры, амиды высших карбоновых кислот, фосфорсодержащие карбоновые кислоты, фосфоновые кислоты и их соли и др, с температурой фазового перехода, соответствующей регистрируемой устройством пороговой температуре, измельчали до размера 2-3 микрон на шаровой мельнице, последовательно добавляли изопропанол и раствор связующего в изопропаноле или водном спирте и размешивали до однородной массы. Суспензию использовали для нанесения сразу после получения.

Органические вещества, предпочтительно, подбираются таким образом, чтобы при достижении пороговой температуры они претерпевали фазовый переход, сопровождающийся визуальным переходом непрозрачный-прозрачный.

В различных вариантах выполнения, органические вещества, входящие в состав термоактивируемого состава, подбираются таким образом, что пороговая температура может быть выбрана из диапазона от 50°С до 210°С, в частных случаях, порог температуры может быть выбран из группы: 50°С, 55°С, 60°С, 70°С, 80°С, 90°С, 100°С, 110°С, 120°С, 130°С, 140°С, 150°С.

Изготовление устройства

На лицевую сторону основы наносили надпись с информацией о пороговой температуре, в частных случаях, помимо пороговой температуры наносилась также информация о дате окончания срока эксплуатации, а также другая цветовая, буквенная, цифровая или буквенно-цифровая маркировочная информация Область, на которую не должен попасть термоактивируемый состав, заклеивали защитной пленкой из полиэтилена, затем поверхность несколько раз обработали валиком с термоактивируемым составом. Количество проходов от 3 до 20, до получения равномерного непрозрачного покрытия толщиной до 0,8 мм. После полного высыхания слоя, защитную пленку снимали, заготовку покрывали прозрачным защитным слоем, и вырезали наклейку необходимого размера.

В частном случае галогенсодержащая полимерная основа 3 может быть цветной для выполнения дополнительной маркировки фаз кабелей, монтажных проводов, жгутов и других элементов электрооборудования, причем цвет основы выбирается в соответствии с ГОСТ 28763-90, устанавливающему, в частности, цветовую маркировку в области электротехники. Цвет гибкой основы 3 не влияет на визуальную регистрацию максимальной температуры нагрева поверхности оборудования при перегреве, однако обеспечивает дополнительную маркировку устройства, необходимую для повышения общей безопасности эксплуатации оборудования.

Также, в частном случае на гибкую основу 3, в зоне термоактивируемого состава 4, перед нанесением термоактивируемого состава 4, например, может быть нанесен краситель 7, в том числе, черный. В одном из вариантов выполнения, не менее 70% площади наклейки, в зоне термоактивируемого состава, окрашено в черный цвет.

В частных случаях, площадь поверхности основы 3, покрытой термоактивируемым составом 4, составляет не менее 100 мм2. Площадь термоактивируемого состава 4 может занимать от 3 до 97% площади лицевой поверхности основы 3, предпочтительно не менее 30% площади лицевой поверхности основы 3, что позволяет выявлять сработавшие устройства с дальнего расстояния, а также позволяет выявлять точечные нагревы большой поверхности установок.

В частных случаях, основа 3а обладает светоотражающими свойствами, например, в частности, светоотражающими свойствами обладает от 3 до 97% площади лицевой поверхности наклейки, предпочтительно не менее 70% площади лицевой поверхности наклейки.

Наклейка может быть покрыта защитным лаком или прозрачной пленкой, что защищает наклейку от внешних воздействий окружающей среды, влажности, УФ-облучения и механических повреждений, увеличивает срок службы устройства и не дает термоэлементу стекать во время фазового перехода. Устройство в предпочтительном варианте выполнено с возможностью контроля превышения пороговых температур токопроводящих элементов на открытом воздухе, а также может быть выполнено с возможностью плотно приклеиваться к металлическим и полимерным поверхностям с радиусом изгиба не менее 2 мм2.

Устройство работает следующим образом.

На поверхность элементов оборудования, за которыми должен быть обеспечен температурный контроль, с помощью клеевого слоя 2, с которого предварительно снимается изолирующая пленка 1, устанавливается маркирующее устройство, которое представляет собой наклейку, имеющую слоистую структуру и включающую гибкую галогенсодержащую полимерную основу 3, с нанесенными на лицевую сторону надписями 5, прозрачный защитный слой 6, и нанесенный на основу 3 слой термоактивируемого состава 4, который в исходном состоянии и до момента нагрева до регистрируемой температуры с заданной точностью является непрозрачным. До момента нагрева всей поверхности или отдельных ее участков, расположенных под термоактивируемым слоем устройства, до регистрируемой температуры с заданной точностью слой термоактивируемого состава 4 остается непрозрачным, тем самым сохраняется первоначальный вид устройства. При превышении регистрируемой температуры с заданной точностью вся поверхность термоактивуруемого состава 4 или нагретый участок слоя термоактивируемого состава 4, соответственно, плавится. После плавления слой термоактивируемого состава 4 становится прозрачным, проявляя цвет гибкой основы 3 под данным составом. При последующем охлаждении поверхности оборудования слой термоактивируемого состава 4 остается прозрачным и внешний вид устройства не возвращается в первоначальное состояние, тем самым обеспечивается возможность регистрации факта перегревов поверхности оборудования, как в момент перегрева, так и по истечению времени.

Точность регистрируемого порога температуры в заявленной полезной модели составляет 5°С. При быстром нагреве устройства до температуры выше пороговой время регистрации перегрева (фазового перехода) составляет менее 5 с.

На лицевую сторону гибкой основы 3 нанесено численное значение пороговой температуры 5, в частных случаях значение пороговой температуры может быть нанесено в зоне, свободной от термоактивируемого состава 4, но рядом с ним, или на основу 3 под термоактивируемым составом 4, в последнем случае, после плавления термоактивируемого состава 4, проявляется цвет основы 3 и численное значение пороговой температуры 5.

Тем самым, при превышении температуры поверхности выше пороговой температуры, человек, ответственный за оборудование, без применения дополнительных устройств, может определить регистрацию факта перегрева оборудования с заданной точностью.

Другим вариантом исполнения полезной модели является использование цветового перехода «белый-черный» за счет применения гибкой основы 3, окрашенной в черный цвет 7 в зоне, покрытой термоактивируемым составом 4, и термоактивируемым составом 4, имеющим в первоначальном состоянии белый цвет. При достижении пороговой температуры с заявленной точностью термоактивируемый состав 4 начинает плавиться и становится прозрачным, делая видимым черный цвет окрашенной зоны 7, что приводит к цветовому переходу с максимально возможной контрастностью и обеспечивает большую заметность сработанного устройства.

За счет использования устройства маркировки электрооборудования для регистрации перегрева элементов электрооборудования представляющего собой диэлектрическую наклейку, имеющую слоистую структуру, включающую защитную подложку, клеевой слой, гибкую галогенсодержащую полимерную основу, с нанесенными на лицевую сторону надписями, и прозрачный защитный слой, при этом на лицевую поверхность основы нанесен термоактивируемый состав, необратимо изменяющий прозрачность при достижении указанной на наклейке пороговой температуры, при этом, толщина гибкой полимерной основы составляет менее 1 мм, а скорость срабатывания термоактивируемого состава составляет менее 5 с при нагреве выше пороговой температуры, обеспечивается повышение безопасности эксплуатации различного оборудования, в том числе энергетического назначения, за счет возможности легко и безопасно регистрировать перегрев элементов электрооборудования, а также кратковременные перегревы поверхности данного оборудования в период пиковых нагрузок, с использованием маркировочной наклейки, обладающей диэлектрическими свойствами, устойчивостью к возгоранию и обладающей электрической прочностью не менее 5 кВ/мм.

Ниже представлены предпочтительные варианты осуществления заявленного устройства, которые являются иллюстрирующими и никак не ограничивают объем испрашиваемой правовой охраны.

Примеры.

Приготовление термоактивируемого состава: 100 г органического вещества с температурой плавления, соответствующей температуре срабатывания устройства, измельчили до размера 2-3 микрон, последовательно добавили 300 г изопропанола, 100 г 3% раствора связующего в изопропаноле и размешали до однородной массы. Суспензию сразу использовали для нанесения состава. В качестве органических веществ с заданной температурой плавления использовали: тетракозан - 50°С, капронат иттрия - 55°С, каприлат иттербия - 60°С, эйкозановая кислота - 70°С, диоктилфосфиновая кислота - 80°С, бегенат иттрия - 90°С, пальмитат лантана - 100°С, нонадецинат лантана - 110°С, капронат лантана - 120°С, нонадеканоат цинка - 130°С, пальмитат цинка - 140°С, капронат цинка - 150°С, стеарат лития - 210°С. Конкретные наборы пороговых температур термоактивируемых составов, использованные в примерах, приведены в Таблице 1.

Для примеров в качестве одного из возможных вариантов исполнения устройства были выбраны ПВХ-пленки различных цветов, обладающие устойчивостью к возгоранию и электрической прочностью не менее 5 кВ/мм, а также гибкостью и прочностью, позволяющей размещать их на неровных поверхностях сложной геометрии, в частности, к металлических и полимерных поверхностях с радиусом изгиба не менее 2 мм2.

На ПВХ-пленки с клеевым слоем с помощью сольвентных красителей нанесли: пример 1 - черную краску в зоне с термоактивируемым составом (использовалась ПВХ-пленка со светоотражающими свойствами) и численное значение температуры срабатывания в зоне, свободной от термоактивируемого состава; пример 2 - численное значение температуры срабатывания в зоне, свободной от термоактивируемого состава (использовалась красная ПВХ-пленка); пример 3 - численное значение температуры срабатывания и информацию о дате окончания срока эксплуатации в зоне, свободной от термоактивируемого состава (использовалась синяя ПВХ-пленка); пример 4 - численное значение температуры срабатывания в зоне с термоактивируемым составом (использовалась зеленая ПВХ-пленка). В примерах 5-13 была использована черная ПВХ-пленка, на которую нанесли белую надпись, содержащую численное значение температуры срабатывания в зоне, свободной от термоактивируемого состава.

Затем область, на которую не должен попасть термоактивируемый состав, заклеили защитной полиэтиленовой пленкой и несколько раз обработали валиком с термоактивируемым составом. Количество проходов составляло от 3-х до 20-ти, до получения равномерного непрозрачного покрытия толщиной до 0,80 мм. После полного высыхания слоя защитную пленку сняли. В исходном состоянии слой термоактивируемого состава имеет белый цвет. Устройство по примеру 2 покрыли защитным лаком. Устройство по примеру 3 покрыли полимерной пленкой. Вырезали наклейку необходимого размера. Линейные размеры наклейки и области с нанесенным термоактивируемым составом приведены в таблице 1.

Каждую наклейку устанавливали при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагревали со скоростью 5°С/сек до температуры Т+5°С, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания устройства с заданной точностью посредством визуальной фиксации цветового перехода слоя термоактивируемого состава «прозрачный-непрозрачный»: при достижении установленной температуры термоактивируемый состав плавился и становился прозрачным, проявляя цвет гибкой основы под ним. Также измерили время, за которое произошел фазовый переход, и отметили изменение прозрачности термоактивируемого состава. После последующего охлаждения наклеек до комнатной температуры было визуально зафиксировано, что сработавшие устройства сохранили свой вид, и возвращение цвета термоактивируемого состава из прозрачного состояния в исходное непрозрачное состояние не произошло. Время срабатывания устройства приведено в Таблице 1. Наклейку по примеру 1 размещали в темном помещении, освещали лучом света от ручного фонаря и установили сохранение ее светоотражающих свойств.

Результаты проведенных испытаний доказывают реализацию заявленного назначения устройства и достижение технического результата. Таким образом, реализацией полезной модели явилось устройство, обеспечивающее повышение безопасности эксплуатации различного оборудования, в том числе энергетического назначения, за счет возможности легко и безопасно регистрировать перегрев элементов электрооборудования, а также кратковременные перегревы поверхности данного оборудования в период пиковых нагрузок, с использованием маркировочной наклейки, обладающей диэлектрическими свойствами, устойчивостью к возгоранию и обладающей электрической прочностью не менее 5 кВ/мм.

Полезная модель была раскрыта выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления полезной модели, не меняющие ее сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, полезную модель следует считать не ограниченной по объему приведенными описанием и примерами.

Claims (19)

1. Устройство маркировки элементов электрооборудования для регистрации факта их перегрева, представляющее собой диэлектрическую наклейку, имеющую слоистую структуру, включающую защитную подложку, клеевой слой, гибкую галогенсодержащую полимерную основу, с нанесенными на лицевую сторону надписями, включающими численное значение порога температуры, при этом на лицевую поверхность основы нанесен термоактивируемый состав, необратимо изменяющий прозрачность, с проявлением цвета гибкой основы, при достижении указанной на наклейке пороговой температуры, толщина гибкой полимерной основы составляет менее 1 мм, а скорость срабатывания термоактивируемого состава составляет менее 5 с при нагреве выше пороговой температуры, при этом лицевая сторона наклейки покрыта прозрачным защитным слоем.

2. Устройство по п. 1, в котором гибкая галогенсодержащая полимерная основа включает в себя поливинилхлорид.

3. Устройство по любому из пп. 1, 2, в котором гибкая галогенсодержащая полимерная основа обладает светоотражающими свойствами.

4. Устройство по любому из пп. 1, 2, в котором термоактивируемый состав выбран для определения пороговой температуры из диапазона 50-210°С.

5. Устройство по любому из пп. 1, 2, в котором термоактивируемый состав выбран для определения пороговой температуры из группы 50°С, 55°С, 60°С, 70°С, 80°С, 90°С, 100°С, 110°С, 120°С, 130°С, 140°С, 150°С.

6. Устройство по п. 1, в котором надпись содержит информацию о дате окончания срока эксплуатации устройства.

7. Устройство по п. 1, в котором прозрачный защитный слой представляет собой защитный лак или прозрачную полимерную пленку.

8. Устройство по п. 1, в котором надпись содержит цветовую, буквенную, цифровую или буквенно-цифровую маркировочную информацию.

9. Устройство по п. 1, в котором термоактивируемый состав включает органические вещества, которые при достижении пороговой температуры претерпевают фазовый переход, сопровождающийся визуальным переходом «непрозрачный-прозрачный».

10. Устройство по любому из пп. 1, 9, в котором термоактивируемый состав включает соль насыщенной жирной алифатической кислоты.

11.Устройство по любому из пп. 1, 9, в котором термоактивируемый состав включает алкан, содержащий более 23 атомов углерода.

12. Устройство по любому из пп. 1, 9, в котором термоактивируемый состав включает диалкилфосфиновую кислоту.

13. Устройство по любому из пп. 1, 9, в котором термоактивируемый состав включает насыщенную жирную алифатическую кислоту.

14. Устройство по п. 1, которое выполнено с возможностью регистрации перегрева поверхности токопроводящих элементов на открытом воздухе.

15. Устройство по п. 1, в котором площадь поверхности основы, покрытой термоактивируемым составом, составляет не менее 100 мм².

16. Устройство по п. 1, в котором площадь термоактивируемого состава занимает от 3% до 97% площади лицевой поверхности наклейки, предпочтительно не менее 30% площади лицевой поверхности наклейки.

17. Устройство по п. 1, в котором не менее 70% площади основы, в зоне термоактивируемого состава, окрашено в черный цвет.

18. Устройство по п. 17, в котором при изменении прозрачности термоактивируемого состава происходит визуальный цветовой переход части поверхности устройства «белый-черный».

19. Устройство по п. 1, в котором устройство выполнено с возможностью плотно приклеиваться к металлическим и полимерным поверхностям с радиусом изгиба не менее 2 мм².

Images