Способ изготовления термочувствительных кабелей-датчиков

Изобретение относится к способу изготовления термочувствительных кабелей-датчиков с полупроводниковыми оксидными наполнителями, применяемых для контроля температуры в аварийных системах авиации и для контроля и защиты различных силовых установок промышленных предприятий. Способ включает заполнение коаксиальной металлической заготовки поликристаллическими наполнителями, холодное механическое прессование, многократное волочение заготовки через ряд фильер с периодическими термообработками, при этом в качестве наполнителя используются оксидные фазы твердых растворов или сложных оксидов, способных распадаться при технологических термообработках с увеличением числа поликристаллов. Изобретение обеспечивает увеличение однородности электрофизических характеристик наполнителей кабелей-датчиков и уменьшает долю брака, возникающего при значительных отклонениях электрофизических характеристик от заданных. 4 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к технологии изготовления термочувствительных кабелей-датчиков с металлическими оболочками и электродами, применяемых для контроля температуры в аварийных системах авиации и для контроля и защиты различных силовых установок промышленных предприятий.

При производстве кабелей-датчиков с металлическими оболочками и жилами применяется способ, заключающийся в изготовлении заготовки путем размещения металлических жил внутри металлической оболочки, заполнении пространства между ними поликристаллическим полупроводниковым оксидным наполнителем и последующем многократном волочении заготовки с промежуточными отжигами [Сучков В.Ф. и др. Жаростойкие кабели с минеральной изоляцией / Энергоатомиздат, 1984, 120 с.]. Этап изготовления заготовки состоит из закрепления в вертикальном положении 1-2 метровой металлической трубы и фиксации в ней коаксиально расположенных жил-электродов. Затем в заготовку насыпается порциями поликристаллический наполнитель и после каждой засыпки вручную осуществляется прессование штоком с отверстиями для жил-электродов. Шток скользит вертикально по жилам-электродам и стенке трубы, прессуя наполнитель. На этом этапе прессования обеспечивается механическая фиксация и коаксиальность жил-электродов по отношению к внешней оболочке. Дальнейшее (основное) прессование наполнителя осуществляется при протяжке (волочении) заготовки через отверстия фильер с последовательно уменьшающимися значениями диаметров отверстий. При волочении на первой стадии обжимается оболочка и происходит уплотнение наполнителя, на второй стадии происходит процесс волочения конструкции заготовки в целом - происходит пропорциональное уменьшение диаметров внешней оболочки и жил-электродов с одновременным их удлинением. Так при исходном внешнем диаметре заготовки 10 мм и длине 1-2 м получают конечные размеры внешнего диаметра 1,5-2 мм и длины 10-15 м. Такой способ обеспечивает прессование наполнителя только за счет механического обжатия заготовки в фильерах.

Однако наполнители термочувствительных кабелей-датчиков, изготовленных таким способом, обладают значительной пористостью, что обуславливает разброс электросопротивлений как по длине датчика, так и общего сопротивления (до 25%). Разброс еще больше увеличивается в случае применения композиционных наполнителей, представляющих механические смеси различных полупроводниковых фаз [Авторское св-во №1268543, опубл. 07.11.1986; Авторское св-во №1608165, опубл. 23.11.1990].

Ближайшим аналогом (прототипом) настоящего изобретения, по мнению заявителя, является способ изготовления жаростойкого кабеля-датчика, известный из документа [Авторское св-во №1072109, опубл. 07.02.1984], в котором исходным наполнителем кабеля-датчика являются гидроксиды тугоплавких металлов, насыщенные водным раствором азотнокислого церия. Согласно такому способу наполнитель помещают в заготовку и перед первым циклом волочения производят термообработку заготовки для дегидратации воды и образования безводной оксидной фазы, которая при дальнейших термообработках не меняет своего состава. Далее осуществляется многократное волочение заготовки с периодическими отжигами в интервале температур 600-1100°C. В ближайшем аналоге улучшение качества кабеля-датчика происходит за счет повышения однородности состава наполнителя, что достигается заменой операции вертикальной механической опрессовки автоматической опрессовкой жилы-электрода на прессах-автоматах гидроокисью с последующим дегидрированием при термообработке перед прохождением фильер. Таким образом, в процессе изготовления кабеля-датчика происходит изменение состава с уменьшением массы наполнителя до операции волочения заготовки. При этом появления дополнительных фаз полупроводниковых оксидов не происходит. Прессование осуществляется только в процессе волочения в две стадии.

Технический результат настоящего изобретения заключается в увеличении поверхности контактов между поликристаллами наполнителя, повышении плотности вследствие уменьшения пористости за счет появления дополнительных поликристаллов, что соответственно увеличивает однородность электрофизических характеристик наполнителей кабелей-датчиков и уменьшает долю брака, возникающего при значительных отклонениях электрофизических характеристик от заданных.

Технический результат достигается способом изготовления термочувствительных кабелей-датчиков с полупроводниковыми оксидными наполнителями, который включает заполнение коаксиальной металлической заготовки поликристаллическими наполнителями, холодное механическое прессование, многократное волочение заготовки через ряд фильер с периодическими термообработками, при этом в качестве наполнителя используются оксидные фазы твердых растворов или сложных оксидов, способных распадаться при технологических термообработках с увеличением числа поликристаллов.

За счет осуществления предлагаемого способа одновременно увеличивается площадь контактов между поликристаллами и уменьшается пористость наполнителя, тем самым увеличивается воспроизводимость электрофизических характеристик кабелей-датчиков.

Таким образом, отличие и преимущество предлагаемого способа от известных заключается в дополнительном прессовании наполнителя и уменьшении его пористости с увеличением площади контактов поликристаллов за счет распада соединений или твердых растворов при термообработках в процессе волочения. Это позволяет сократить первую и вторую стадии волочения при двухкратном увеличении фаз в результате процесса распада и уплотнения наполнителя не только от сжатия внешней оболочки, но и внутреннего прессования наполнителя при появлении новых фаз.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения наполнитель представляет собой твердый раствор ZnO-NiO, или твердый раствор SnO2-TiO2, или двойной оксид LaNiO3, или двойной оксид CuAl2O4.

Температурный интервал отжигов-термообработок 700-1200°C определяется как условиями распада исходных оксидных фаз, так и маркой жаропрочной стали оболочек и жил-электродов. Так, если это сталь 1Х18Н10Т, то температурный интервал термообработок составляет 800-1100°C, и под этот интервал выбирается соответствующий состав твердого раствора или двойной оксид, распадающиеся на несколько фаз в этих условиях.

Повышение плотности наполнителя упрочняет его коаксиальность (закрепление жил-электродов внутри оболочек) и предотвращает возможность короткого замыкания между жилами-электродами и оболочками при изгибах.

Предлагаемый способ обеспечивает совмещение операций формирования конечного состава наполнителя и стадий волочение-отжиг при изготовлении кабеля-датчика.

В предлагаемом способе (в отличие от прототипа) изменение состава и уплотнение наполнителя происходит не при предварительной дегидратации, а в результате твердофазных реакций распада твердых растворов или сложных оксидов, протекающих при технологических термообработках - отжигах заготовок, что обеспечивает увеличения поверхности контактов поликристаллов и дополнительное прессование (уплотнение наполнителя) в процессе волочения.

Согласно известным в уровне техники техническим решениям термообработки при 700-1000°C на воздухе или в инертной атмосфере (аргоне) проводились исключительно с целью придания пластичности (снятия напряжения) с металлических компонентов заготовок для предотвращения их обрывов при протяжке через уменьшающиеся в диаметре фильеры.

Увеличение числа поликристаллов и площадей их контактов при применении в качестве исходного наполнителя твердых растворов ZnO-NiO происходит по реакции:

При этом кубическая фаза исходного твердого раствора при термообработках 700-900°C на воздухе распадается на две фазы твердых растворов с вюрцитной и кубической структурами.

Процесс распада твердых растворов SnO2-TiO2 также протекает с образованием новых фаз твердых растворов с измененным соотношением оксид олова/оксид титана:

Распад двойных оксидов LaNiO3 и CuAl2O4 при термообработках на воздухе при 900-1100°C протекает по реакциям:

4CuAl2O4=2Cu2Al2O4+2Al2O3

Полученные в результате распада фазы Ni1-yZnyO, Ni1-zZnzO, SnxTi1-yO2, SnyTi1-yO2, La2NiO4, Cu2Al2O4, также как и исходные, являются оксидными полупроводниками.

Пористость поликристаллического наполнителя после термообработок с проведением процессов распада оксидных фаз уменьшается на 25-40%.

Предложенный способ по сравнению с ближайшим аналогом позволяет увеличить однородность электросопротивления. Повышение однородности электросопротивления по длине кабеля-датчика уменьшает разброс параметров по величинам удельного объемного электросопротивления и коэффициенту температурной чувствительности до 10%.

1. Способ изготовления термочувствительных кабелей-датчиков с полупроводниковыми оксидными наполнителями, включающий заполнение коаксиальной металлической заготовки поликристаллическими наполнителями, холодное механическое прессование, многократное волочение заготовки через ряд фильер с периодическими термообработками, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используются оксидные фазы твердых растворов или сложных оксидов, способных распадаться при технологических термообработках с увеличением числа поликристаллов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что наполнитель представляет собой твердый раствор ZnO-NiO.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что наполнитель представляет собой твердый раствор SnO2-TiO2.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что наполнитель представляет собой двойной оксид LaNiO3.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что наполнитель представляет собой двойной оксид CuAl2O4.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромагнитной катушке. Технический результат – повышение удельной мощности, снижение зависимости сопротивления электромагнитной катушки от температуры.

Изобретение относится к одной из отраслей электротехнической промышленности - кабельной технике, более конкретно к комбинированным кабелям управления, предназначенным для передачи телевизионных сигналов, цифровых сигналов, а также напряжений постоянного и переменного тока, работающих в условиях повышенных механических нагрузок.

Предложены самоподдерживающийся кабель (2), содержащий внешнюю часть (4) и внутреннюю часть (6), а также комбинация самоподдерживающегося кабеля (2) и устройства (50) подвеса.

Изобретение касается скрученного многожильного кабеля (2), применяемого, например, в автомобильной отрасли, включающего в себя одножильные провода (4, 6), причем несколько одинаково выполненных одножильных проводов (4) расположены в качестве наружных проводов (4) вокруг одного центрального внутреннего провода (6), причем одножильные провода (4, 6) образуют комплекс, который окружен изоляцией (12), причем наружные провода (4) являются неопрессованными и имеют некруглое поперечное сечение, так что величина наружных проводов (4) - если смотреть в поперечном сечении - увеличивается исходя от внутреннего провода (6) радиально наружу, причем упомянутый комплекс из одножильных проводов (4, 6) не является опрессованным, так что он имеет высокий предел прочности при знакопеременном изгибе.

Изобретение относится к устройству маркировочного ярлыка и может быть использовано для осуществления маркировки электрических кабелей, проводов, шлангов и других удлиненных объектов разного сечения.

Изобретение относится к обладающим высокими эксплуатационными характеристиками, устойчивым к высоким температурам проводам и кабелям, а также к способу их изготовления.

Изобретение касается электрического кабеля, оснащенного средством удержания от кражи. Объектом изобретения является электрический кабель (1, 10), содержащий, по меньшей мере, две проводящие жилы (2, 3) и средства удержания от кражи в виде маркировки (8).

Изобретение относится к системе управления для использования в подземной разработке по меньшей мере с двумя управляющими вычислительными машинами и по меньшей мере с одним сетевым кабелем, соединяющим управляющие вычислительные машины, причем управляющие вычислительные машины выполнены для передачи данных по меньшей мере по первому проводу сетевого кабеля посредством высокочастотных сигналов.

Изобретение относится к средневольтному или высоковольтному кабелю для передачи и распределения электрической энергии. Электрический силовой кабель имеет внешний полупроводящий слой (24), экструдированный вокруг самого внешнего слоя оболочки (22) кабеля и в контакте с ним.
Способ изготовления электрического провода предназначен для использования в авиационной, аэрокосмической, судостроительной и других отраслях промышленности. Способ изготовления электрического провода предусматривает введение в гранулят радиационно-сшиваемой композиции на основе сополимера тетрафторэтилена и этилена добавки, состоящей из смеси термостойкой кремнийорганической жидкости (КО) и термостойкого фторорганического соединения (ФО), в количестве 0,3-1,5% масс.
Изобретение относится к созданию способа защиты волоконно-оптической линии связи от попыток несанкционированного доступа (НСД) к передаваемому по ней информационному оптическому излучению, передаваемому по волоконно-оптическим линиям связи.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах противопожарной безопасности, для контроля и регулирования температуры в реакторах, сигнальных и противопожарных системах, а также в конструкциях катализаторов с автотермическим подогревом.

Изобретение относится к способу измерения длины электрического кабеля, содержащему: обеспечение электрического кабеля, имеющего длину и включающего в себя нейтральную ось кабеля и волоконный модуль, вытянутый в продольном направлении вдоль кабеля и включающий в себя оптоволокно, расположенное, по существу, вдоль нейтральной оси, причем оптоволокно механически соединено с кабелем; введение оптического сигнала в оптоволокно; детектирование светового излучения, обратно рассеянного из оптоволокна в ответ на упомянутый введенный оптический сигнал; анализ детектированного обратно рассеянного светового излучения как функции времени, чтобы определить длину оптоволокна, и выведение длины кабеля исходя из длины оптоволокна.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к индикаторным, регистрирующим и сигнальным устройствам, приводимым в действие электрическими средствами, и может быть использовано, преимущественно, для определения критических ситуаций (затоплений, пожаров, перегрева и т.п.) на протяженных объектах.

Изобретение относится к электрическому кабелю с встроенным датчиком деформации, пригодным, в особенности, для измерения статических и динамических деформаций, в частности деформаций изгиба.

Электрический кабель, содержащий тензометрический датчик, продольно простирающийся вдоль кабеля и включающий в себя тензометрическое оптическое волокно, установленное в изгибающейся нейтральной области, окружающей и включающей в себя изгибающуюся нейтральную продольную ось электрического кабеля, и по меньшей мере два продольных структурных элемента, по меньшей мере где по меньшей мере один из по меньшей мере двух продольных структурных элементов представляет собой сердечник, содержащий электрический проводник, в котором тензометрический датчик встроен в переносящий растяжение наполнитель, механически связывающий по меньшей мере один из по меньшей мере двух продольных структурных элемента с тензометрическим датчиком.

Изобретение относится к способу изготовления термочувствительных кабелей-датчиков с полупроводниковыми оксидными наполнителями, применяемых для контроля температуры в аварийных системах авиации и для контроля и защиты различных силовых установок промышленных предприятий. Способ включает заполнение коаксиальной металлической заготовки поликристаллическими наполнителями, холодное механическое прессование, многократное волочение заготовки через ряд фильер с периодическими термообработками, при этом в качестве наполнителя используются оксидные фазы твердых растворов или сложных оксидов, способных распадаться при технологических термообработках с увеличением числа поликристаллов. Изобретение обеспечивает увеличение однородности электрофизических характеристик наполнителей кабелей-датчиков и уменьшает долю брака, возникающего при значительных отклонениях электрофизических характеристик от заданных. 4 з.п. ф-лы.

Наверх