RU2667900C1 - Application of polylactide for the manufacture of the product used in cryogenic media and the product - Google Patents
Application of polylactide for the manufacture of the product used in cryogenic media and the product Download PDFInfo
- Publication number
- RU2667900C1 RU2667900C1 RU2017139263A RU2017139263A RU2667900C1 RU 2667900 C1 RU2667900 C1 RU 2667900C1 RU 2017139263 A RU2017139263 A RU 2017139263A RU 2017139263 A RU2017139263 A RU 2017139263A RU 2667900 C1 RU2667900 C1 RU 2667900C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- product
- products
- polylactide
- manufacture
- superconducting
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L67/04—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
- H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
- H01B12/06—Films or wires on bases or cores
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
- H10N60/85—Superconducting active materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Abstract
Description
Область техники.The field of technology.
Изобретение относится к продуктам, которые могут эксплуатироваться в криогенных средах и может быть использовано в криотехнике, электротехнике, в частности, в сверхпроводящих устройствах с высокотемпературными сверхпроводниками. Уровень техники.The invention relates to products that can be operated in cryogenic environments and can be used in cryotechnics, electrical engineering, in particular, in superconducting devices with high-temperature superconductors. The level of technology.
В настоящее время широкое распространение, благодаря легкости в обработке и низкой цене, получил полилактид (ПЛА) - алифатический термопластичный полиэфир, мономером которого является молочная кислота.Currently, due to its ease of processing and low price, polylactide (PLA), an aliphatic thermoplastic polyester whose monomer is lactic acid, is widely used.
Данный полимер относится к биоразлагаемым и биосовместимым, сырьем для его производства служат ежегодно возобновляемые ресурсы, такие как кукуруза и сахарный тростник.This polymer is biodegradable and biocompatible, the raw materials for its production are annually renewable resources such as corn and sugarcane.
ПЛА используется для производства изделий с коротким сроком службы (пищевая упаковка, одноразовая посуда, пакеты, различная тара ЕА 200301054), в медицине для имплантатов, хирургических нитей и штифтов (ЕА 200301054).PLA is used for the production of products with a short service life (food packaging, disposable tableware, bags, various containers EA 200301054), in medicine for implants, surgical sutures and pins (EA 200301054).
Самым известным применением ПЛА является его использование для получения физических объектов по цифровой 3D-модели: http://www.orgprint.com/wiki/3d-pechat/materialy-dlja-3d-pechati).The most famous application of PLA is its use to obtain physical objects using a digital 3D model: http://www.orgprint.com/wiki/3d-pechat/materialy-dlja-3d-pechati).
3D печать основана на технологии послойного выращивания твердых объектов из различных материалов. Объемные модели могут печататься из различных материалов, в том числе, и из пластика.3D printing is based on the technology of layer-by-layer growing of solid objects from various materials. Three-dimensional models can be printed from various materials, including plastic.
Кроме того, ПЛА, в том числе, полученные технологией послойного выращивания твердых объектов, также пытаются применять и в электротехнике для создания изоляции для силовых кабелей (Thoru Nakatsuka, Polylactic Acid-Coated Cable, Fujikura Technical Review, 2011, p. 39-46).In addition, submarines, including those obtained by the technology of layer-by-layer growth of solid objects, are also trying to be used in electrical engineering to create insulation for power cables (Thoru Nakatsuka, Polylactic Acid-Coated Cable, Fujikura Technical Review, 2011, p. 39-46) .
В соответствии с последним источником, изоляцию получают путем экструзии ПЛА при 180-200°С. ПЛА изоляция, полученная таким способом, недолговечна при температурах окружающей среды и постепенно разлагается под действием тепла и света.In accordance with the last source, insulation is obtained by extrusion of PLA at 180-200 ° C. PLA insulation obtained in this way is short-lived at ambient temperatures and gradually decomposes under the influence of heat and light.
Необходимо отметить, что в предшествующем уровне техники отсутствуют сведения об эксплуатации продуктов, полученных с использованием ПЛА, в криогенных средах.It should be noted that in the prior art there is no information on the operation of products obtained using PLA in cryogenic environments.
Из некоторых публикаций следует, что для эксплуатации в криогенных средах может быть использован полимер ABS - ударопрочная техническая термопластичная смола на основе сополимера акрилонитрила с бутадиеном и стиролом (http://www.migservice-spb.ru/ABS.html). ABS-пластик, также, нашел широкое применение для 3D печати. Об этом, в частности, сообщается в источнике Cryogenics 82 (2017) 30-37, ABS 3D printed solutions for cryogenic applications E. 
Однако, наши исследования показали что ABS полимер в криогенной среде (жидкий азот) трескается и теряет форму. Кроме того, -электрическая прочность данного полимера значительно ниже, чем у ПЛА.However, our studies have shown that the ABS polymer in a cryogenic environment (liquid nitrogen) cracks and loses shape. In addition, the dielectric strength of this polymer is significantly lower than that of PLA.
Раскрытие сущности изобретения.Disclosure of the invention.
В основе настоящего изобретения лежит решение технической проблемы растрескивания полимеров в криогенных средах, что не позволяет их использовать для изготовления продуктов для сверхпроводящих устройств, эксплуатируемых в криогенных средах. Также настоящее изобретение позволяет повысить электрическую прочность продуктов для сверхпроводящих устройств, используемых в криогенных средах.The basis of the present invention is the solution to the technical problem of cracking of polymers in cryogenic environments, which does not allow them to be used for the manufacture of products for superconducting devices operating in cryogenic environments. The present invention also improves the dielectric strength of products for superconducting devices used in cryogenic environments.
Данная проблема решается применением полилактидов для изготовления продуктов для сверхпроводящих устройств, эксплуатируемых в криогенных средах и обладающих высокой электрической прочностью.This problem is solved by the use of polylactides for the manufacture of products for superconducting devices operating in cryogenic environments and having high electrical strength.
В частных воплощениях изобретения, данная техническая проблема решается применением полилактидов для изготовления продуктов, эксплуатируемых в криогенных средах, выполненных 3D печатью.In private embodiments of the invention, this technical problem is solved by the use of polylactides for the manufacture of products operated in cryogenic environments made by 3D printing.
В частных воплощениях изобретения, возможно применение полилактидов для изготовления продуктов, выбранных из группы, включающей материал, изделие или прототип изделия.In particular embodiments of the invention, it is possible to use polylactides for the manufacture of products selected from the group consisting of material, product, or product prototype.
В частности, в этом случае возможно применение полилактидов для изготовления продуктов в виде изделий, выбранных из группы, включающей проставку, межвитковый изолятор сверхпроводящих проводов, каркас бифилярной катушки, ступицу, распорную втулку, корпус трансформатора.In particular, in this case, it is possible to use polylactides for the manufacture of products in the form of products selected from the group consisting of a spacer, interturn insulator of superconducting wires, bifilar coil frame, hub, spacer sleeve, transformer housing.
Выявленная техническая проблема может быть также устранена продуктом для эксплуатации в криогенных средах в сверхпроводящих устройствах, который выполнен из полилактида и обладает высокой электрической прочностью.The identified technical problem can also be eliminated by a product for operation in cryogenic media in superconducting devices, which is made of polylactide and has high electrical strength.
В частных воплощениях изобретения данная техническая проблема может быть решена продуктом, который выполнен 3D печатью.In particular embodiments of the invention, this technical problem can be solved by a product that is 3D printed.
Данный продукт может представлять собой материал, изделие или прототип изделия.This product may be a material, product, or prototype product.
В этом случае продукт может представлять собой изделие, выбранное из группы, включающей проставку, межвитковый изолятор сверхпроводящих проводов, каркас бифилярной катушки, ступицу, распорную втулку, корпус трансформатора.In this case, the product may be a product selected from the group consisting of a spacer, inter-turn insulator of superconducting wires, bifilar coil frame, hub, spacer sleeve, transformer housing.
Осуществление изобретения.The implementation of the invention.
Под криогенными средами в изобретении понимаются среды с температурами ниже 120 Кельвинов (температура конденсации природного газа) до температуры 0,7 K (температура получения жидкого гелия под вакуумом).Under the cryogenic media in the invention refers to media with temperatures below 120 Kelvin (the condensation temperature of natural gas) to a temperature of 0.7 K (the temperature of the production of liquid helium under vacuum).
Как показали проведенные нами исследования, объекты, созданные из полилактида, при их эксплуатации в криогенных средах, например, в жидком азоте, сохраняют свою форму и механическую прочность, электрическую прочность, обладают некоторой эластичностью, и выдерживают небольшие механические нагрузки, а также не подвержены растрескиванию.As our studies showed, objects created from polylactide, when used in cryogenic environments, for example, in liquid nitrogen, retain their shape and mechanical strength, electrical strength, have some elasticity, and withstand small mechanical stresses, and are not subject to cracking .
Таким образом, полилактид может найти применение для изготовления продуктов для их эксплуатации в сверхпроводящих устройствах в криогенных условиях.Thus, polylactide can find application for the manufacture of products for their operation in superconducting devices under cryogenic conditions.
Полилактид может применяться для изготовления различных продуктов, таких как материалы, изделия и прототипы изделий.Polylactide can be used for the manufacture of various products, such as materials, products and product prototypes.
Под термином «материал» в данной ситуации понимается продукты в виде вещества или смеси веществ, прошедшие предварительную обработку на промышленных предприятиях, из которых изготавливается продукция с определенными свойствами.The term “material” in this situation means products in the form of a substance or mixture of substances that have undergone preliminary processing at industrial enterprises, from which products with certain properties are made.
В частности, для целей нашего изобретения материал, например, в виде бруска может быть получен экструзией, а из этого материала может быть получено изделие, например, путем механической обработки этого бруска.In particular, for the purposes of our invention, a material, for example, in the form of a bar, can be obtained by extrusion, and an article can be obtained from this material, for example, by machining this bar.
Под термином «изделие» понимается любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии и эксплуатирующийся в сверхпроводящих устройствах.The term “product” refers to any item or set of production items to be manufactured at an enterprise and operated in superconducting devices.
Для целей нашего изобретения в качестве изделий может быть использовано любое изделие, контактирующее с криогенной средой. В качестве таких изделий могут быть использованы такие изделия как корпуса погружаемых в криогенную среду устройств (например, токовый трансформатор), держатели образцов и распорки (стандартная оплетка проводов трескается, и при испытания на высокое напряжение можно использовать распорки из PLA), контактные держатели для шлангов с жидким азотом, заливочные и переливочные устройства (например, воронка для слива жидкого азота в сосуд Дьюара), и т.д.For the purposes of our invention, any product in contact with a cryogenic medium can be used as a product. Such products can be used such products as housings of devices immersed in a cryogenic medium (for example, a current transformer), sample holders and spacers (the standard braid of wires is cracked, and when testing for high voltage, spacers from PLA can be used), contact holders for hoses with liquid nitrogen, filling and overflow devices (for example, a funnel for draining liquid nitrogen into a Dewar vessel), etc.
Однако, особую актуальность в настоящее время приобретают различные устройства, которые в своей работе используют высокотемпературную сверхпроводимость.However, various devices that use high-temperature superconductivity in their work are currently becoming particularly relevant.
Сверхпроводящие устройства могут быть использованы для передачи электроэнергии, в установках для экранирования электромагнитного излучения, для создания транспорта на магнитной подушка и пр.Superconducting devices can be used to transfer electricity, in installations for shielding electromagnetic radiation, to create transport on a magnetic cushion, etc.
В настоящее время в качестве сверхпроводящих проводов нашли широкое применение высокотемпературные сверхпроводящие ленты (ВТСП ленты) второго поколения.At present, second-generation high-temperature superconducting tapes (HTSC tapes) are widely used as superconducting wires.
Под ВТСП лентами 2-го поколения понимаются сложные композитные структуры, основными компонентами которых являются: металлическая подложка (бывает магнитная и немагнитная); буферные слои для закрепления сверхпроводника на подложке; сверхпроводящий материал RBa2Cu3O7 (где R - редкоземельный элемент). Дополнительно могут быть нанесены серебро, медь, покрыто припоем, и другие материалы в зависимости от назначения ВТСП ленты и условий производства. ВТСП ленты 2-го поколения проявляют сверхпроводящие свойства уже при температурах ниже 95°K, обладают высокой токонесущей способностью (плотность тока свыше 500 А/мм2), а также большое удельное сопротивление в нормальном состоянии (10-8-10-7 Ом⋅м).Second-generation HTSC tapes are understood to mean complex composite structures, the main components of which are: a metal substrate (sometimes magnetic and non-magnetic); buffer layers for fixing the superconductor to the substrate; superconducting material RBa 2 Cu 3 O 7 (where R is a rare earth element). Additionally, silver, copper, coated with solder, and other materials can be applied, depending on the purpose of the HTSC tape and the production conditions. 2nd generation HTSC tapes exhibit superconducting properties even at temperatures below 95 ° K, have a high current-carrying ability (current density above 500 A / mm 2 ), and also a large resistivity in the normal state (10 -8 -10 -7 Ohm⋅ m).
Данные ВТСП ленты могут входить в состав сверхпроводящих ограничителей тока и других электротехнических изделий.These HTSC tapes can be part of superconducting current limiters and other electrical products.
ВТСП ленты 2-го поколения обеспечиваются электрической изоляцией и различного рода поддерживающими ленту приспособлениями, позволяющими строго фиксировать ее положение.High-temperature superconductors of the 2nd generation tape are provided with electrical insulation and various kinds of tape-supporting devices that can strictly fix its position.
Основными факторами для возможности применения ПЛА в качестве изделий такого рода являются стойкость в криогенной среде, позволяющая длительное время находиться изделиям из ПЛА в криогенной среде, например, в жидком азоте. Вторым фактором является приемлемая гибкость ПЛА, позволяющая эксплуатировать изделия из ПЛА, подверженные, например, термическим деформациям. Третьим фактором является высокая электрическая прочность (50 кВ/мм и более), т.е. минимальная напряженность электрического поля, при которой наступает электрический пробой, у полилактида достаточно высоки, что дополнительно улучшает эксплуатационные характеристики изготавливаемых из него изделий.The main factors for the possibility of using PLA as products of this kind are stability in a cryogenic environment, which allows PLA products to remain in a cryogenic medium for a long time, for example, in liquid nitrogen. The second factor is the acceptable flexibility of the submarine, which allows the use of submarine articles subject to, for example, thermal deformations. The third factor is high dielectric strength (50 kV / mm or more), i.e. the minimum electric field at which electrical breakdown occurs is high enough for polylactide, which further improves the operational characteristics of products made from it.
В частности, нами разработаны следующие изделия, которые могут быть использованы в сверхпроводящих ограничителях тока короткого замыкания: фиксатор сверхпроводящих проводов, межвитковый изолятор сверхпроводящих проводов, каркас бифилярной катушки, ступица, проставки различной формы, распорная втулка и др.In particular, we have developed the following products that can be used in superconducting short-circuit current limiters: superconducting wire clamp, inter-turn insulator of superconducting wires, bifilar coil frame, hub, spacers of various shapes, spacer sleeve, etc.
Фиксатор сверхпроводящих проводов представляет собой монолитную конструкцию, где на подложке с ненулевой толщиной построены стенки, высотой не менее высоты сверхпроводящего провода, таким образом, чтобы в расстояние между стенками можно было проложить сверхпроводящий провод, находящийся под потенциалом, а толщина стенки обеспечивала бы данной намотке необходимую для стабильной работы электрическую прочность. В частном случае, для применения в резистивных сверхпроводящих ограничителях тока, фиксатор может быть выполнен в виде бифилярной катушки или меандра.The clamp of superconducting wires is a monolithic design, where walls are built on a substrate with a non-zero thickness, with a height not less than the height of the superconducting wire, so that a superconducting wire under the potential can be laid in the distance between the walls, and the wall thickness would provide this winding with the necessary For stable operation, electric strength. In the particular case, for use in resistive superconducting current limiters, the clamp can be made in the form of a bifilar coil or meander.
Межвитковый изолятор в самом общем случае представляет собой ленту из полилактида, в которой выполнена канавка для укладки в нее высокотемпературной сверхпроводниковой ленты, а также бортики с прорезями для циркуляции криогенной среды. Межвитковый изолятор отделяет друг от друга отдельные ленты или части сверхпроводящих лент. Одновременно осуществляет функцию поддержания высокотемпературной сверхпроводниковой ленты.The inter-turn insulator in the most general case is a polylactide tape in which a groove is made for laying a high-temperature superconducting tape in it, as well as sides with slots for circulation of the cryogenic medium. An interturn insulator separates individual tapes or parts of superconducting tapes from each other. At the same time, it carries out the function of maintaining a high-temperature superconducting tape.
Каркас бифилярной катушки представляет собой цилиндрическую конструкцию, стенки которой образованы данным межвитковым изолятором, свернутым по спирали и размещенным на подложке, имеющей форму круга, в котором межвитковый изолятор выполнен заедино с подложкой из полилактида.The frame of the bifilar coil is a cylindrical structure, the walls of which are formed by this interturn insulator, coiled in a spiral and placed on a substrate having the shape of a circle in which the interturn insulator is made integrally with the polylactide substrate.
Под проставкой в настоящем техническом решении понимается элемент оборудования, применяемый для подсоединения или разделения других элементов оборудования.Under the spacer in this technical solution refers to the item of equipment used to connect or separate other items of equipment.
Проставки могут быть выполнены любой формы. В нашем случае мы изготавливали проставки (пример 1) в виде ленты для разделения лент ВТСП.Spacers can be made of any shape. In our case, we made spacers (example 1) in the form of a tape for separating HTSC tapes.
Также в качестве проставок между листами подложки, на которую укладывается ВТСП лента, и крышки, необходимая для жесткой фиксации ВТСП ленты в требуемой для стабильной работы устройства форме, выполненные из текстолита, применялись распорные втулки (фиг. 1).Also, spacers between the sheets of the substrate on which the HTSC tape is laid and the covers necessary for rigidly fixing the HTSC tape in the form required for stable operation of the device, made of textolite, were used spacers (Fig. 1).
Кроме того, в качестве частного исполнения изделия, нами также были также опробованы такие изделия для криогенных сред на основе полилактида, как различного рода втулки, крепления, подвижные механизмы, корпуса для стандартных электротехнических изделий (см. фиг. 2), в частности, для токового трансформатора и др.In addition, as a private embodiment of the product, we also tested such products for cryogenic media based on polylactide as various kinds of bushings, mounts, movable mechanisms, housings for standard electrical products (see Fig. 2), in particular, for current transformer, etc.
Все вышеперечисленные изделия могут быть получены как по традиционным технологиям (экструзионное прессование, литье в формы, инжекционное литье, вакуумная формовка, механическая обработка и пр.). Также они могут быть получены посредством 3D печати.All of the above products can be obtained using traditional technologies (extrusion pressing, injection molding, injection molding, vacuum molding, machining, etc.). They can also be obtained through 3D printing.
Под 3D печатью понимается метод послойного создания физического объекта по цифровой 3D-модели.3D printing is understood as a method of layer-by-layer creation of a physical object using a digital 3D model.
Печать на 3D принтере является очень простым и дешевым способом создания как испытательных образцов, так и типовых изделий. Полилактид широко распространен в качестве материала для 3D принтеров, выпускается в виде смотанных в бобину струн, и практически все известные 3D принтеры (в частности, нами используются Witbox, Witbox2, Makerbot Replicator 2X) имеют возможность печатать полилактидом.Printing on a 3D printer is a very simple and cheap way to create both test samples and standard products. Polylactide is widely distributed as a material for 3D printers, is available in the form of strings wound in a bobbin, and almost all known 3D printers (in particular, we use Witbox, Witbox2, Makerbot Replicator 2X) have the ability to print polylactide.
Изготовление изделий из полилактида на 3D принтере предполагает создание цифровых версий изделия путем построения 3D модели в специализированных чертежных программах (таких, как Kompas 3D, Solid Works, AutoCAD, и т.п.), перенос цифровой версии в в специализированную программу (Сига 3D, Simplify 3D, и др.), настройку принтера и печать изделия.The manufacture of polylactide products on a 3D printer involves the creation of digital versions of the product by building a 3D model in specialized drawing programs (such as Kompas 3D, Solid Works, AutoCAD, etc.), transferring the digital version into a specialized program (Shiga 3D, Simplify 3D, etc.), printer setup and product printing.
Кроме традиционных изделий 3D печатью также могут быть получены прототипы изделий - опытные образцы или работающие модели разрабатываемых изделий для проверки возможности реализации конечных изделий. Прототипирование позволяете минимальными затратами проанализировать работу разрабатываемых изделий в целом, что значительно сокращает расходы на получение аналогичных изделий, выпускаемых по традиционным технологиям в промышленных масштабах..In addition to traditional products, 3D printing can also be used to obtain product prototypes - prototypes or working models of developed products to test the feasibility of final products. Prototyping allows you to analyze the work of developed products as a whole at minimal cost, which significantly reduces the cost of obtaining similar products manufactured by traditional technologies on an industrial scale.
Примеры реализации изобретения.Examples of the invention.
Пример 1.Example 1
Изготавливали проставку из ПЛА в виде ленты для разделения ВТСП лент в сверхпроводящем ограничителе тока.A spacer was made from PLA in the form of a tape for separating HTSC tapes in a superconducting current limiter.
Изделия распечатывали на 3D принтере Witbox.Products were printed on a Witbox 3D printer.
Для изготовления данных изделий использовали полилактид, произведенный компанией Bestfilament (российский производитель) с диаметром прутка 1.75 мм. Для данного изделия важным фактором являлось минимальное количество красителей, так как они могут содержать электропроводящие частицы (как, например, большинство черных пигментов), что может как снизить электрическую прочность нашего устройства, так и создать каналы прямого контакта двух сверхпроводящих проводов разного потенциала, уложенных в соседние витки бифилярной катушки или меандра, используемые для резистивных сверхпроводящих ограничителей тока.For the manufacture of these products, polylactide manufactured by Bestfilament (a Russian manufacturer) with a bar diameter of 1.75 mm was used. An important factor for this product was the minimum number of dyes, since they can contain electrically conductive particles (such as most black pigments), which can both reduce the electrical strength of our device and create direct contact channels of two superconducting wires of different potentials laid in adjacent turns of a bifilar coil or meander used for resistive superconducting current limiters.
После создания цифровой версии проставки путем построения 3D модели в специализированной чертежной программе Kompas 3D и переноса ее в специализированную программу Сига 3D, осуществляли настройку принтера и печать проставки.After creating a digital version of the spacer by constructing a 3D model in the Kompas 3D specialized drawing program and transferring it to the Shiga 3D specialized program, the printer was configured and the spacer was printed.
Печать осуществляли при температуре нагрева экструдера 205°С, исходная скорость печати составляла 50 мм/с, скорость печати внешних слоев - 50% по отношению к исходной скорости, а внутренних - 75%.Printing was carried out at an extruder heating temperature of 205 ° C, the initial printing speed was 50 mm / s, the printing speed of the outer layers was 50% with respect to the initial speed, and the inner ones were 75%.
Полученную проставку ленты для испытаний размещали в емкости с жидким азотом. Там же размещали аналогичные образцы, выполненные из ABS пластикаThe obtained test strip spacer was placed in a container with liquid nitrogen. Similar samples made of ABS plastic were also placed there.
Испытания проводились в течение 1 часа. ABS пластик трескался в первые же секунды после захолаживания, а пластик PLA сохранял свою форму в течение всего часа испытаний.The tests were carried out for 1 hour. ABS plastic cracked in the first seconds after cooling, and PLA plastic kept its shape for the entire hour of testing.
Пример 2. Для замены традиционного пластикового короба токового трансформатора из текстолита, который деформировался и растрескался в процессе эксплуатации в среде жидкого азота был распечатан короб из полилактида (см. фиг. 2). Данный трансформатор применялся для бесконтактного измерения тока, протекающего по сверхпроводящему проводу, находящемуся в жидком азоте.Example 2. To replace the traditional plastic box of a current transformer made of textolite, which was deformed and cracked during operation in a liquid nitrogen environment, a box of polylactide was printed (see Fig. 2). This transformer was used for non-contact measurement of the current flowing through a superconducting wire located in liquid nitrogen.
Короб был получен на 3D принтере марки Witbox2. Для короба был использован полилактид PLA фирмы REC с диаметром прутка 1.75 мм, прозрачный. Настройки принтера соответствовали настройкам в предыдущем примере. Полученный благодаря 3D печати короб был расположен на токовом трансформаторе, закрыв обмотку трансформатора от сверхпроводящего провода.The box was received on a 3D printer brand Witbox2. For the box, PLA polylactide was used by REC with a bar diameter of 1.75 mm, transparent. The printer settings corresponded to the settings in the previous example. The box obtained through 3D printing was located on a current transformer, closing the transformer winding from a superconducting wire.
В настоящее время срок службы короба трансформатора в жидком азоте составил более полугода при условиях частых замораживаний до температуры жидкого азота и отогрева до комнатной температуры, что является самым жестким режимом эксплуатации, в то время как стандартный пластиковый короб растрескался в жидком азоте и оголил намотку трансформатора сразу после погружения в жидкий азот.At present, the service life of the transformer box in liquid nitrogen has been more than six months under conditions of frequent freezing to the temperature of liquid nitrogen and warming to room temperature, which is the most severe operating mode, while the standard plastic box cracked in liquid nitrogen and exposed the winding of the transformer immediately after immersion in liquid nitrogen.
В данном примере срок службы определяется не только химическими свойствами полилактида, но также и его физическими свойствами: как указывалось ранее, полилактид обладает высокой электрической прочностью, что дополнительно улучшает эксплуатационные характеристики изготавливаемых из него изделий.In this example, the service life is determined not only by the chemical properties of polylactide, but also by its physical properties: as mentioned earlier, polylactide has high electrical strength, which further improves the operational characteristics of products made from it.
Таким образом, как следует из представленных примеров, полилактид может найти широкое применение для получения различных продуктов, эксплуатируемых в криогенных средах.Thus, as follows from the presented examples, polylactide can be widely used to obtain various products operated in cryogenic environments.
Приведенные примеры осуществления изобретения представлены как иллюстративные, т.е. не наносящие никаких ограничений на объем защиты.The examples of the invention are presented as illustrative, i.e. not limiting the scope of protection.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017139263A RU2667900C1 (en) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | Application of polylactide for the manufacture of the product used in cryogenic media and the product |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017139263A RU2667900C1 (en) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | Application of polylactide for the manufacture of the product used in cryogenic media and the product |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2667900C1 true RU2667900C1 (en) | 2018-09-25 |
Family
ID=63668932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017139263A RU2667900C1 (en) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | Application of polylactide for the manufacture of the product used in cryogenic media and the product |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2667900C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020190419A1 (en) * | 2000-02-15 | 2002-12-19 | Cord Albrecht | Method for insulating a high-tc-superconductor and the use of said method |
| RU2626052C2 (en) * | 2012-05-21 | 2017-07-21 | Датский Технический Университет | Method for obtaining substrates for superconducting layers |
| WO2017191089A1 (en) * | 2016-05-03 | 2017-11-09 | Total Research & Technology Feluy | 3d-printed pla articles |
-
2017
- 2017-11-13 RU RU2017139263A patent/RU2667900C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020190419A1 (en) * | 2000-02-15 | 2002-12-19 | Cord Albrecht | Method for insulating a high-tc-superconductor and the use of said method |
| RU2626052C2 (en) * | 2012-05-21 | 2017-07-21 | Датский Технический Университет | Method for obtaining substrates for superconducting layers |
| WO2017191089A1 (en) * | 2016-05-03 | 2017-11-09 | Total Research & Technology Feluy | 3d-printed pla articles |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Terrence R. Tiersch, William T. Monroe "Three-dimensional printing with polylactic acid (PLA) thermoplastic offers new opportunities for cryobiology", Cryobiology, vol. 73, Issue 3, pp. 396-398, 2016. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Barth et al. | Degradation free epoxy impregnation of REBCO coils and cables | |
| Zhang et al. | Alternating current loss of superconductors applied to superconducting electrical machines | |
| Song et al. | Quench behavior of conduction-cooled Y Ba2Cu3O7− δ coated conductor pancake coils stabilized with brass or copper | |
| Ishiyama et al. | Normal transition and propagation characteristics of YBCO tape | |
| Liang et al. | Study on quenching characteristics and resistance equivalent estimation method of second-generation high temperature superconducting tape under different overcurrent | |
| Song et al. | Stability and Quench Behavior of $\hbox {YBa} _ {2}\hbox {Cu} _ {3}\hbox {O} _ {7-x} $ Coated Conductor at 4.2 K, Self-Field | |
| Shen et al. | Feasible voltage-tap based quench detection in a Ag/Bi-2212 coil enabled by fast 3D normal zone propagation | |
| Gömöry et al. | Impact of critical current fluctuations on the performance of a coated conductor tape | |
| Ye et al. | Magnetic field dependent stability and quench behavior and degradation limits in conduction-cooled MgB2 wires and coils | |
| Shen et al. | High-field quench behavior and dependence of hot spot temperature on quench detection voltage threshold in a Bi2Sr2CaCu2Ox coil | |
| RU2667900C1 (en) | Application of polylactide for the manufacture of the product used in cryogenic media and the product | |
| Lacroix et al. | Successful DC current limitation above 100 Vm− 1 for 50 ms using HTS tapes with critical currents exceeding 750 A/cm-width | |
| Wang et al. | A new method for avoiding critical current degradation of YBCO coils using ice impregnation | |
| Krahenbuhl et al. | Properties of electrical insulating materials at cryogenic temperatures: A literature review | |
| Fareed et al. | 3D modelling and validation of the optimal pitch in commercial CORC cables | |
| Zubko et al. | Hysteresis loss in power cables made of 2G HTS wires with NiW alloy substrate | |
| Kim et al. | An effect of HTS wire configuration on quench recovery time in a resistive SFCL | |
| Šouc et al. | CORC-like cable production and characterization of the solenoid made from it | |
| Preuß | Development of high-temperature superconductor cables for high direct current applications | |
| de la Torre et al. | Electron-electron interaction and weak localization effects in badly metallic SrRuO 3 | |
| Xing et al. | AC loss comparison between multifilament and nonstriated YBCO coils designed for HTS propulsion motors | |
| Dudarev et al. | New fast response thin film-based superconducting quench detectors | |
| Zhu et al. | Study of the inhomogeneity of critical current under in-situ tensile stress for YBCO tape | |
| RU178606U1 (en) | HOLDER FOR HIGH TEMPERATURE SUPERCONDUCTIVE TAPE | |
| Kesgin et al. | Feasibility and electromagnetic analysis of a REBCO superconducting undulator |