RU223350U1 - Галогенсодержащая термоиндикаторная клипса - Google Patents
Галогенсодержащая термоиндикаторная клипса Download PDFInfo
- Publication number
- RU223350U1 RU223350U1 RU2023127781U RU2023127781U RU223350U1 RU 223350 U1 RU223350 U1 RU 223350U1 RU 2023127781 U RU2023127781 U RU 2023127781U RU 2023127781 U RU2023127781 U RU 2023127781U RU 223350 U1 RU223350 U1 RU 223350U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- sensitive material
- temperature
- base
- clip
- Prior art date
Links
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 15
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 421
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 110
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 25
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 95
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 78
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 66
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 57
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 53
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 52
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 50
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 49
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 43
- -1 aliphatic fatty acids Chemical class 0.000 claims description 35
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 28
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 22
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 14
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 12
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 12
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims description 11
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 10
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 10
- POOSGDOYLQNASK-UHFFFAOYSA-N tetracosane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC POOSGDOYLQNASK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 claims description 7
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 claims description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 7
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 6
- UKMSUNONTOPOIO-UHFFFAOYSA-N docosanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O UKMSUNONTOPOIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 6
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 6
- BXWNKGSJHAJOGX-UHFFFAOYSA-N hexadecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCO BXWNKGSJHAJOGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N hexadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 5
- UAUDZVJPLUQNMU-UHFFFAOYSA-N Erucasaeureamid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCCCCCC(N)=O UAUDZVJPLUQNMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UAUDZVJPLUQNMU-KTKRTIGZSA-N erucamide Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCCCCCC(N)=O UAUDZVJPLUQNMU-KTKRTIGZSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000021357 Behenic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000021314 Palmitic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 claims description 3
- 229940116226 behenic acid Drugs 0.000 claims description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 3
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 229960000541 cetyl alcohol Drugs 0.000 claims description 3
- WQEPLUUGTLDZJY-UHFFFAOYSA-N n-Pentadecanoic acid Natural products CCCCCCCCCCCCCCC(O)=O WQEPLUUGTLDZJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 claims description 3
- GLDOVTGHNKAZLK-UHFFFAOYSA-N octadecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCO GLDOVTGHNKAZLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 claims description 3
- 239000001993 wax Substances 0.000 claims description 3
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 abstract description 28
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 97
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 62
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 57
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 53
- 239000010408 film Substances 0.000 description 43
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 43
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 description 38
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 38
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 36
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 31
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 26
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 25
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 24
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 23
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 21
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 20
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000004044 response Effects 0.000 description 18
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 17
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 16
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 15
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 14
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 10
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 9
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 238000010616 electrical installation Methods 0.000 description 8
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 8
- 238000011161 development Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 5
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 4
- 239000000992 solvent dye Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 3
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 3
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 3
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 3
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 3
- 229920001485 poly(butyl acrylate) polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920001490 poly(butyl methacrylate) polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 3
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 3
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 3
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- MWRASSVFHMUKGR-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-trichloropropan-2-yl dihydrogen phosphate Chemical compound ClC(Cl)C(Cl)(C)OP(O)(O)=O MWRASSVFHMUKGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical group [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 2
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 2
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 2
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 2
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 2
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 2
- VKOBVWXKNCXXDE-UHFFFAOYSA-N icosanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O VKOBVWXKNCXXDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000000113 methacrylic resin Substances 0.000 description 2
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 2
- 229920006287 phenoxy resin Polymers 0.000 description 2
- 239000013034 phenoxy resin Substances 0.000 description 2
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 2
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 description 2
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- HLZKNKRTKFSKGZ-UHFFFAOYSA-N tetradecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCO HLZKNKRTKFSKGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 2
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- BYEAHWXPCBROCE-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-ol Chemical compound FC(F)(F)C(O)C(F)(F)F BYEAHWXPCBROCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DEIGXXQKDWULML-UHFFFAOYSA-N 1,2,5,6,9,10-hexabromocyclododecane Chemical compound BrC1CCC(Br)C(Br)CCC(Br)C(Br)CCC1Br DEIGXXQKDWULML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OEPOKWHJYJXUGD-UHFFFAOYSA-N 2-(3-phenylmethoxyphenyl)-1,3-thiazole-4-carbaldehyde Chemical compound O=CC1=CSC(C=2C=C(OCC=3C=CC=CC=3)C=CC=2)=N1 OEPOKWHJYJXUGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 241000206672 Gelidium Species 0.000 description 1
- 229920000084 Gum arabic Polymers 0.000 description 1
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 125000000174 L-prolyl group Chemical group [H]N1C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[C@@]1([H])C(*)=O 0.000 description 1
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 229920002367 Polyisobutene Polymers 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 1
- 241000978776 Senegalia senegal Species 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000205 acacia gum Substances 0.000 description 1
- 235000010489 acacia gum Nutrition 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 235000010419 agar Nutrition 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical group 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000000181 anti-adherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000005018 casein Substances 0.000 description 1
- BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N casein, tech. Chemical compound NCCCCC(C(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CC(C)C)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(C(C)O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(COP(O)(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(N)CC1=CC=CC=C1 BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021240 caseins Nutrition 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- YTMRJBAHYSIRMZ-UHFFFAOYSA-N dioctylphosphinic acid Chemical compound CCCCCCCCP(O)(=O)CCCCCCCC YTMRJBAHYSIRMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- VPNOHCYAOXWMAR-UHFFFAOYSA-N docosan-1-amine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCN VPNOHCYAOXWMAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000026030 halogenation Effects 0.000 description 1
- 238000005658 halogenation reaction Methods 0.000 description 1
- ZIHQFABCKJJGNO-UHFFFAOYSA-K hexadecanoate lanthanum(3+) Chemical compound [La+3].CCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O ZIHQFABCKJJGNO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- QWZBEFCPZJWDKC-UHFFFAOYSA-N hexadecanoyl hexadecanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC QWZBEFCPZJWDKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 210000000554 iris Anatomy 0.000 description 1
- RYZCLUQMCYZBJQ-UHFFFAOYSA-H lead(2+);dicarbonate;dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Pb+2].[Pb+2].[Pb+2].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O RYZCLUQMCYZBJQ-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- HGPXWXLYXNVULB-UHFFFAOYSA-M lithium stearate Chemical compound [Li+].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O HGPXWXLYXNVULB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000007649 pad printing Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 1
- 229920000205 poly(isobutyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920001195 polyisoprene Polymers 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920006264 polyurethane film Polymers 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 1
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000000935 solvent evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 229940012185 zinc palmitate Drugs 0.000 description 1
- GJAPSKMAVXDBIU-UHFFFAOYSA-L zinc;hexadecanoate Chemical compound [Zn+2].CCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O GJAPSKMAVXDBIU-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ZDOGKNVADYFJHK-UHFFFAOYSA-L zinc;nonadecanoate Chemical compound [Zn+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O ZDOGKNVADYFJHK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к устройствам для регистрации превышения пороговой температуры, а именно к устройствам, представляющим собой клипсу, позволяющую зарегистрировать факт превышения проводами и другими элементами электрооборудования заданной температуры. Устройство для регистрации превышения пороговой температуры, выполненное с возможностью установки на провода, которое представляет собой непрозрачную по крайней мере для части видимого света основу из упругого материала, включающую галогенсодержащие полимеры, выполненную в форме клипсы, частично покрытую с лицевой стороны термочувствительным материалом, необратимо изменяющим прозрачность относительно исходного состояния при нагревании до пороговой температуры. Полезная модель обеспечивает повышение безопасности эксплуатации контактных соединений электрооборудования, за счет необратимой регистрации нагрева с помощью самозатухающей термоиндикаторной клипсы, обеспечивающей возможность ее установки и замены без негативного воздействия на электрооборудование. 20 з.п. ф-лы, 21 пр., 8 ил.
Description
Область техники, к которой относится заявленная полезная модель
Полезная модель относится к устройствам для регистрации превышения пороговой температуры, а именно к устройствам, представляющим собой клипсу, позволяющую необратимо зарегистрировать факт превышения проводами и другими элементами электрооборудования заданной температуры.
Уровень техники
Повышение температуры один из первых и самых частых признаков развития дефектов различного оборудования, таких как рост переходного контактного сопротивления в электроэнергетике, нарушения в работе подшипников в механике, межвитковые замыкания в обмотке электродвигателей, выход из строя зарядных устройств или аккумуляторов в бытовых приборах. Своевременное выявление таких перегревов позволяет заблаговременно устранить неисправность, не допустить повреждение оборудования, возникновения аварийных ситуаций и связанных с ними пожаров или отключений. В технических и нормативных документах установлены предельно допустимые температуры, нагрев выше которых следует рассматривать как дефект, требующий незамедлительного прекращения эксплуатации и вывода оборудования в ремонт (например, РД 34.45-51.300-97, РД 153-34.0-20.363-99, ГОСТ 8865-93, 8024-90, 10693-81, 2213-79, 10434-82, 16708-84, 2585-81, 32397-2020, 26346-84, 839-2019, ГОСТ Р 51321.1-2007 и др.).
Особенно важно выявлять на ранней стадии перегревы проводов в электрощитах 220-380 В зданий и сооружений жилого, социального или производственного назначений, поскольку такие щиты, как правило, имеют большую пожарную нагрузку, а возникшие в электрощитах возгорания могут привести к крупному пожару, материальному ущербу и гибели людей.
Для выявления дефектов, связанных с превышением предельно допустимых температур электрооборудования и проводов, используются различные методы диагностики. К средствам непрерывного контроля перегрева относят химические или механические индикаторы температуры, которые могут быть двух видов: обратимые (изменяющие внешний вид только в нагретом состоянии и возвращающие его при охлаждении) и необратимые (изменяющие внешний вид после превышения заданной температуры и сохраняющие его после охлаждения).
Конструкционно большинство индикаторов температуры представляют собой наклейки, на лицевую поверхность которых нанесен термочувствительный слой. Примером таких устройств для контроля перегревов может служить изобретение, описанное в документе US 7600912 B2 (дата публикации 20.03.2007) и представляющее собой однослойную или двухслойную наклейку, термочувствительный элемент которой содержит лейко-красители и проявитель в связующем веществе. При достижении определенной температуры связующее плавится и проявитель реагирует с красителем, окрашивая этикетку. После снижения температуры краситель кристаллизуется и цвет восстанавливается. Особенностью подобного рода изобретений является то, что они позволяют проинформировать только о текущей температуре нагрева, а не о максимальной температуре до которой нагревался контролируемый элемент электрооборудования в момент максимальной нагрузки.
В отличие от обратимых индикаторов, необратимые индикаторы позволяют не только выявить, но и зафиксировать факт превышения пороговой температуры. Использование необратимых термоиндикаторов позволяет проводить оценку состояния без создания режима максимальной нагрузки, как на работающем, так и на выведенном в ремонт оборудовании.
Необратимые индикаторы нагрева можно классифицировать по принципу действия. Известны индикаторы, основанные на механическом разрушении термочувствительного элемента, на химической реакции компонентов термосостава или на фазовом переходе термочувствительного компонента.
Пример температурного индикатора, основанного на механическом разрушении, описан в источнике [US 6176197 B1, дата публикации 02.11.1998], согласно которому индикатор температуры представляет собой замкнутую полую прозрачную удлиненную трубку с двумя отличными по цвету составами, изолированными друг от друга полимерной перегородкой, имеющей температуру плавления, близкую к температурам плавления составов. При достижении заданной пороговой температуры происходит разрушение перегородки, плавление составов и их смешение. В результате цвет содержимого трубки изменяется. К особенностям изобретения следует отнести невозможность осуществления контроля перегрева всей поверхности. Такие изделия не подходят для выявления кратковременных перегревов, так как характеризуются длительным временем срабатывания: для завершения цветового перехода необходимо не только полностью расплавить индикаторные составы и разделяющую их полимерную мембрану, но и затратить время на смешение образующихся жидких фаз, которое может быть затруднено из-за медленных диффузионных процессов вблизи точки плавления. Конструкционные особенности описываемого изобретения не позволяют создавать гибкое устройство, плотно прилегающее ко всей контролируемой поверхности, а также не подразумевают каких-либо крепежных элементов, позволяющих надежно фиксировать устройство.
Химическая реакция травления металлической подложки активатором, начинающаяся при достижении определенной температуры, описана в патенте [ЕР 2288879 В1, дата публикации 04.06.2008]. Индикатор меняет цвет с серебристо-белого или зеркального до бесцветного и может использоваться для контроля температуры в пищевых и медицинских изделиях, а также в электрооборудовании. Металлический слой и слой активатора при этом могут быть нанесены на тонкую пленку, выполненную в виде наклейки, что обеспечивает гибкость изделия и возможность крепления на различные поверхности. Среди коммерчески доступных индикаторов, принцип действия которых основан на химической реакции, можно выделить индикаторные наклейки модели Ретомарк, поставляемые ООО ”Инновационная компания ”ЯЛОС” (hnps://www.yalosindicator.com/product/termoindikatory).
Представленные необратимые термоиндикаторы, принцип действия которых основан на химических реакциях, отличаются невысокой точностью, поскольку в соответствии с уравнением Аррениуса скорость химической реакции определяется не только температурой, но и временем. В тоже время, приведенные выше стандарты регламентируют конкретные пороговые значения температур с точностью не менее 5°С, независимо от времени воздействия температуры, что делает описанные изобретения неподходящими для регистрации дефектов электротехнического оборудования. Другой особенностью таких устройств является наличие выраженной зависимости времени срабатывания от температуры: при кратковременном нагреве до порогового значения химическая реакция может не завершиться и изменение окраски индикатора либо не произойдет, либо будет недостаточным для детектирования. Кроме того, за счет обратимости реакций цветового перехода возможен возврат исходной окраски сработавшего индикатора после длительной выдержки при низкой температуре.
Отдельным недостатком индикаторов, основанных на механических или химических принципах, также является то, что при деформации слоя термочувствительного элемента может происходить преждевременное срабатываниеиндикатора, а их первоначальное исполнение в виде устройств, обладающих отличной от плоской формой, не всегда возможно.
Наиболее точными являются индикаторы температуры, основанные на фазовом переходе, а именно на плавлении термочувствительного компонента. Поскольку в отличие от химической реакции температура фазового перехода не зависит от времени воздействия, такие индикаторы имеют наибольшую точность и способны длительно сохранять исходное состояние при температуре, незначительно меньшей пороговой.
Необратимые индикаторы, основанные на принципе фазового перехода термочувствительного компонента, могут быть выполнены в виде термоиндикаторной краски. Термохромный индикатор, содержащий подложку и покрытие с частицами из твердого кристаллического материала, воздушных пустот и небольшого количества, например 5-40% от массы покрытия, связующего, описан в источнике US 2010247900 A1, дата публикации 30.09.2010. При этом размер частиц материала должен быть таким, чтобы покрытие имело высокую непрозрачность при температуре ниже температуры начала плавления за счет рассеяния видимого света, которая уменьшается при достижении температуры начала плавления с образованием прозрачного покрытия при достижении температуры окончания плавления. Особенностью данного изобретения является большой температурный диапазон, при котором происходит изменение прозрачности, а также длительное время срабатывания устройства.
Термоиндикаторные краски или лаки могут быть нанесены на поверхность любой формы. Использование температурных индикаторных красок и лаков, принцип действия которых основан на плавлении пигмента, описано в ряде документов, среди которых, например, CN 112322134 A (дата публикации 23.09.2020), CN 111849346 A (дата публикации 11.07.2020), CN 108610694 A (дата публикации 09.12.2016), SU 1765145 A1 (дата получения 30.10.1989), SU 576334 A1 (дата публикации 25.05.1976). Как правило, такие краски состоят из синтетических смол, наполнителей и термочувствительных компонентов, диспергированных в воде или растворителе. При нагревании выше заданной температуры происходит расплавление термочувствительного компонента, что приводит к изменению цвета состава за счет изменения коэффициента преломления. Как правило, после остывания цвет таких составов не меняется или меняется незначительно, что позволяет легко фиксировать факт происходившего перегрева при визуальном осмотре. Индикаторные краски обладают рядом особенностей, к которым следует отнести:
на краске невозможно указать температуру. При визуальном осмотре оборудования оператор может увидеть только факт превышения температуры, но не может определить численное значение превышенного порога. Для этого необходимо делать специальные записи;
стекание индикаторной краски при превышении пороговой температуры. При воздействии температуры и расплавлении термочувствительного компонента краска может стечь с поверхности и попасть на открытые элементы электроустановки или подвижные элементы механизмов, что может привести к короткому замыканию или созданию изолирующей среды между контактами, снижению электрической прочности изоляции, нагревам, заклиниваниям, отказам, возгораниям и прочим авариям;
невозможность нанесения однородного слоя на сложные поверхности. Следствием этого является невозможность определения точной температуры, поскольку чем толще слой, тем выше разница между температурой поверхности и фазового перехода (срабатывания);
низкая адгезия и сложность нанесения краски на провода из неадгезионных материалов (силикон, полиэтилен, фторопласт). Большое количество термоплавкого пигмента, необходимое для отчетливой визуализации перегрева, как правило, приводит к снижению доли полимерного связующего в составе и уменьшает адгезию краски. Это приводит к тому, что состав легко отделяется от контролируемой поверхности при механических воздействиях;
зависимость температуры срабатывания краски от химического состава поверхности, на которую она нанесена. Поскольку краска вступает в прямой контакт с материалом, на который она наносится, например, изоляцию кабеля или лакокрасочное покрытие корпуса двигателя, в термоиндикаторную краску могут экстрагироваться различные вещества, в первую очередь, антипирены и пластификаторы. Такие вещества могут приводить к образованию эвтектических смесей с термоплавким компонентом или иным образом влиять на температуру срабатывания.
Другим вариантом исполнения термоиндикаторов, основанных на фазовом переходе термочувствительного компонента, являются термоиндикаторные наклейки. Термоиндикаторные наклейки лишены ряда недостатков, свойственных индикаторным краскам. Так, на наклейке может быть указана температура срабатывания. Термочувствительный состав и клеевой слой наносится в заводских условиях равномерным тонким слоем на полимерную основу. Такой подход обеспечивает заданные характеристики срабатывания и адгезии вне зависимости от условийэксплуатации. Полимерная основа позволяет предотвратить контакт термочувствительного состава с поверхностью контролируемого элемента. Кроме того, большинство термоиндикаторных наклеек дополнительно покрываются полимерной пленкой, которая защищает термоплавкий состав от механического или химического воздействия и не позволяет ему стечь при расплавлении после срабатывания. Среди основных производителей термоиндикаторных наклеек можно выделить: ООО ”ТермоЭлектрика” (https://www.lesiv.pro/%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%8F-l-mark-pro), ООО ”Инновационная компания ”ЯЛОС” (https://www.yalosindicator.com/product/termoindikatory-kontrol-temperatury), ЗАО ”НПФ ”Люминофор” (https://luminophor.ru/catalog/termoindikatomye-materialy/termoindi plavleniya-marki-tin/).
Как уже отмечалось ранее, температурные индикаторы применяются в самых различных областях. Самые высокие технические требования предъявляются к температурным индикаторам, используемым в электроэнергетике.
Так, для безопасного использования температурных индикаторов в электроэнергетике устройство должно обладать рядом необходимых характеристик:
иметь низкую горючесть и воспламеняемость;
иметь высокую электрическую прочность и диэлектрические свойства;
необратимо регистрировать превышение пороговых температур;
обеспечивать необходимую точность срабатывания; обладать гибкостью и прочностью;
обладать хорошей фиксацией на контролируемом элементе для плотного прилегания к различным поверхностям.
При этом устройство, обладающее такими характеристиками, может быть использовано в любой другой области.
Для максимально оперативного и достоверного выявления дефектов, сопровождающихся перегревами элементов электрооборудования, необходим плотный контакт термоиндикатора с контролируемой поверхностью, без воздушных зазоров, снижающих скорость и эффективность прогревания термоиндикатора ввиду низкой теплопроводности воздуха. Кроме того, индикаторы температуры должны удобно и надежно крепиться на контролируемые элементы, не отслаиваясь от них в процессе эксплуатации.
Для использования температурных индикаторов для регистрации превышения температуры поверхности элементов электрооборудования или различных механизмов необходимо учитывать, что зачастую поверхность таких элементов имеет сложную геометрию радиусом кривизны от 2 мм (например, жилы электрических проводов небольшого сечения в изоляции или без нее, сталеалюминиевые провода воздушных линий электропередач, аппаратные зажимы, поверхность катушек, лопатки болтовых контактных соединений, ламели контактов, губки контактных соединений предохранителей и прочее). Поверхности металлических токопроводящих элементов могут постоянно расширяться/сужаться из-за множественных циклов нагрева/охлаждения, вызванных изменением тока нагрузки.
Установка термоиндикаторных наклеек на контактные соединения проводов и другие элементы электрооборудования с небольшим радиусом кривизны приводит к большой деформации как материала самой наклейки и ее клеевого слоя, так и термочувствительного слоя. Это может привести к тому, что после снятия давления, с которым приклеивали эту наклейку к изогнутой поверхности, сила упругости будет превышать адгезию (силу сцепления наклейки с поверхностью), в результате чего наклейка будет стремиться принять первоначальную форму и частично (полностью) отслоится от поверхности. Тоже самое может произойти при изменении линейных размеров контролируемой поверхности, в том числе из-за температурного расширения материала поверхности при ее нагревании.
Производители термоиндикаторных наклеек в документации зачастую указывают на необходимость монтажа их продукции на ровные поверхности, что связано не только с их недостаточной гибкостью и эластичностью, но и с тем, что при деформации может происходить потеря функциональных свойств термочувствительных материалов. Такие наклейки нельзя использовать для температурного контроля поверхностей, имеющих маленький радиус кривизны, поверхностей сложной формы, а также поверхностей, способных изменять свои линейные параметры, поскольку достоверность регистрации превышения температур будет существенно снижена.
Причинами этого являются:
в случае использования термочувствительных материалов, основанных на разрушении мембраны, может происходить преждевременное срабатывание, связанное с дополнительной нагрузкой на мембрану или физическим нарушением целостности элементов устройства при монтаже;
при деформации наклейки может происходить отслоение термочувствительного материала от основы, а также образование трещин на его поверхности. В результате будут происходить ложные срабатывания или наблюдаться снижение заметности сработавшего устройства, вызванные недостаточным прогревом термочувствительного материала в момент превышения пороговой температуры;
в зоне отслоения наклейки от контролируемой поверхности может образовываться воздушный пузырь, который будет играть роль теплоизоляции. Последнее может приводить к ”несрабатыванию” термоиндикатора из-за разницы температур контролируемой поверхности и термочувствительного материала или снижению скорости срабатывания;
неравномерность прогрева поверхности термочувствительного материала в зоне отслоения наклейки, при котором часть слоя термочувствительного материала изменяет внешний вид (становится прозрачной с проявлением цвета основы), а часть сохраняет исходное (непрозрачное) состояние, что может приводить к недостоверному заключению о локализации зарегистрированного перегрева. Основа термоиндикаторного устройства и сам термочувствительный слой должны иметь минимальную толщину, обеспечивающую быстрый нагрев индикаторного слоя и изменение его внешнего вида. Это необходимо для регистрирации кратковременных аварийных нагревов, вызванных, например, пусковыми токами или прохождением токов короткого замыкания, избыточной стартовой нагрузкой двигателей, холодным ходом, переключением или прочими процессами. Кроме того, минимальная толщина термоиндикаторной наклейки необходима для обеспечения необходимого отвода тепла от контролируемой поверхности. В противном случае установка термоиндикатора приведет к дополнительному росту температуры контролируемого элемента и увеличению скорости развития дефекта.
Среди известных из уровня техники решений можно выделить устройства для визуальной регистрации факта локального перегрева поверхности элементов оборудования, выполненные в виде наклейки с гибкой основой толщиной не более 1 мм и скоростью срабатывания термочувствительного состава менее 5 секунд при нагреве выше пороговой температуры [RU 2022113312, дата публикации 18.05.2022]. При этом время регистрации перегрева при быстром нагреве устройств до температуры на 5°С выше регистрируемой составляет менее 5 секунд, что обеспечивает индикациюдефектных узлов даже при кратковременных перегревах в условиях пиковых нагрузок контролируемых узлов.
Однако, несмотря на описанные выше достоинства термоиндикаторных наклеек, основным их недостатком является сложность монтажа на провода электрических щитов. Существующие требования нормативных документов допускают компактное (близкое) расположение проводов внутри электрощитов, особенно вблизи контактных соединений. Обернуть клейкую термоиндикаторную наклейку вокруг смонтированного провода не всегда представляется возможным. Механическое воздействие на провода при установке наклейки может привести к ухудшению качества контакта из-за разбалтывания контактного соединения или частичного извлечения провода из клеммы под воздействием приложенного усилия. Следствием этого будет снижение надежности и повышение риска возникновения пожара. Отдельно следует отметить, что наматывание термоиндикаторных наклеек на провод под напряжением (без отключения от сети) может представлять опасность для монтажника. При наматывании термоиндикаторной наклейки на провод, не всегда возможно заранее предсказать финальное расположение термочувствительных элементов. Смещение индикаторных точек может приводить к снижению заметности срабатывания при осмотрах, пропуску дефекта и снижению надежности. В случае некачественного закрепления термоиндикаторной наклейки на поверхности провода может происходить отслаивание или снижение плотности прилегания наклейки. Отслаивание и потеря функциональных свойств термоиндикаторных наклеек может произойти также при изменении линейных размеров контролируемой поверхности, в том числе из-за температурного расширения материала поверхности при ее нагревании электрическим током. Особенно это актуально в распределительных сетях, нагрузка которых значительно изменяется в течение дня.
Надежность крепления и безопасность эксплуатации термоиндикаторных наклеек напрямую связана с силой сцепления наклейки (адгезией) с поверхностью, на которую они установлены. Адгезия обеспечивается качеством клеевого слоя, материалом из которого изготовлена поверхность, а также наличием на ней загрязняющих веществ или специальных покрытий. В ряде случаев, материалы, из которых изготовлены провода или иные элементы, имеют специальные антиадгезионные покрытия, на которые невозможно надежно закрепить термоиндикаторные наклейки. Отдельные сложности могут быть связаны с клеевым слоем. Он может терять свои свойства с течением времени, адгезия может значительноухудшаться с ростом температуры. Более того, сам клей может расплавляться, вытекать, попадать внутрь клеммы и создавать изоляционный слой между контактом и клеммой, и тем самым ускорять развитие дефекта. Наконец, использование индикатора с клеевым слоем существенно усложняет процесс демонтажа сработавшего термоиндикатора, или термоиндикатора за пределами срока эксплуатации, а также при необходимости проведения ремонтных работ.
Указанные недостатки могут быть устранены при применении устройства контроля перегревов элементов электрооборудования, представляющего собой клипсу, выполненную из термохромного материала, необратимо меняющего свой цвет при нагреве выше пороговой температуры, которая устанавливается, в частности, на электрические провода [https://iriss.com/safe-connect-thermochromic-solution/therm series/]. Материал клипсы содержит 5-10% термохромного состава, обеспечивающего необратимое изменение цвета, и 90-95% негалогенизированного полипропилена. Клипса предназначена для установки на внешнюю изоляцию электрического кабеля путем защелкивания при приложении небольшого усилия и может безопасно монтироваться на контролируемые элементы электрооборудования, находящиеся под напряжением. Однако ввиду того, что термохромный состав вмешан в материал, из которого изготовлена клипса, для завершения цветового перехода при срабатывании необходимо, чтобы вся клипса прогрелась до температуры, превышающей пороговую. Это не позволит зафиксировать кратковременные перегревы, возникающие в период пиковой нагрузки и длящиеся 1-3 секунды, поскольку время, за которое происходит цветовой переход данной клипсы, составляет до 20 секунд. Также по причине того, что вся клипса содержит равномерно распределенный в ее объеме термохромный состав, диапазон срабатывания клипсы составляет 18°С, что не позволяет определить максимальную температуру, до которой нагревалась контролируемая поверхность, с высокой достоверностью и отличить нормальный режим работы от аварийной или предаварийной ситуаций.
В качестве прототипа выбрано устройство [US 2020284665 А1, дата публикации 10.09.2020], представляющее собой электрический полимерный компонент, способный монтироваться на электрическое соединение, крепиться к электрическому кабелю или проводу или устанавливаться на электрическое устройство, при этом весь полимерный компонент или его часть включает обратимый термохромный состав, меняющий свой цвет при нагреве выше пороговой температуры. Термохромный состав представляет собой микрокапсульный пигмент, который может быть добавлен к полимернымчастицам перед формованием желаемого электрического компонента или диспергирован в исходном полимерном материале, т.е. электрический компонент полностью выполнен из материала, содержащего термохромный состав, и полностью окрашен в соответствующий этому составу цвет. Соответственно, при превышении пороговой температуры, при которой происходит срабатывание термохромного состава, электрический компонент целиком изменяет цвет, а при охлаждении до температуры, ниже пороговой, цвет всего компонента возвращается до исходного. Как было указано выше, равномерное распределение термохромного состава по всему объему материала клипсы приводит к увеличению времени полного срабатывания по причине необходимости полного прогрева всего устройства выше пороговой температуры для обеспечения цветового перехода. По этой же причине увеличивается и температурный диапазон (другими словами, снижается точность определения максимальной температуры, до которой нагревалась контролируемая поверхность), в котором происходит полное изменение цвета устройства, что не позволяет использовать описанную клипсу для регистрации кратковременных перегревов до температуры, равной или незначительно превышающей пороговое значение.
Полимерный корпус устройства прототипа выполнен из полиамидов, благодаря чему является изолятором, обладает низкой теплопроводностью и высокой упругостью. Низкая теплопроводность, с одной стороны, приводит к частичному изменению цвета термохромной композиции только в тех местах, которые непосредственно контактируют с нагреваемой поверхностью, с сохранением первоначального вида некоторых частей устройства (например, крепежные элементы, которые удалены от контролируемой поверхности). С другой стороны, низкая теплопроводность приводит к увеличению времени цветового перехода, поскольку лицевая поверхность устройства будет прогреваться существенно дольше внутренней поверхности, контактирующей с контролируемым элементом. В результате этого кратковременные нагревы приведут только к изменению цвета только внутренней поверхности устройства, а лицевая сторона, внешний вид которой фиксируется наблюдателем, останется неизменной, что не позволит зафиксировать дефекты оборудования, сопровождающиеся такими кратковременными перегревами.
Несмотря на то, что полиамиды обладают невысокой горючестью и не способствуют поддержанию открытого пламени, тем не менее, при пожаре они тлеют и плавятся с образованием капель, которые могут попадать на элементы контролируемого оборудования, приводя к его выходу из строя. Кроме того, полиамидные материалы характеризуются низкой стабильностью под воздействием ультрафиолетового излучения, что существенно снижает срок эксплуатации рассматриваемых устройств, особенно в условиях уличного применения.
Обратимость используемого термохромного состава также ограничивает область примененения описанного в прототипе устройства, поскольку детектирует превышение пороговой температуры только в момент перегрева контролируемых узлов, в то время как при осмотрах отключенного оборудования или вне пиковых нагрузок, температура контролируемых элементов будет в пределах нормы и перегрев не будет зарегистрирован. По этой причине необходимо, чтобы устройство для регистрации превышения пороговых температур не только детектировало факт перегрева в момент превышения допустимых температур, но и сохраняло информацию о таком перегреве до момента осмотра. Кроме того, на устройстве прототипа не указана температура цветового перехода, что делает невозможным определение максимальной температуры, до которой нагревались контролируемые элементы, в момент осмотра без использования дополнительных справочников или технической документации.
Исходя из детально изученного нами уровня техники следует, что, несмотря на большой выбор температурных индикаторов, различных как по механизму действия, так и по конструкционному исполнению, существует потребность в удобных и безопасных для монтажа и эксплуатации устройствах регистрации превышения пороговой температуры электрических проводов, имеющих:
высокую точность и скорость срабатывания,
необратимость срабатывания,
низкую горючесть и воспламеняемость,
высокую электрическую прочность и диэлектрические свойства,
обладающих гибкостью, прочностью и возможностью надежного крепления для плотного прилегания к различным поверхностям.
При этом принцип действия таких индикаторов должен быть основан на плавлении термочувствительного компонента, обеспечивающего:
сохранение исходного состояния при температуре, незначительно меньшей пороговой,
независимость температуры срабатывания от времени воздействия,
отсутствие преждевременного срабатывания.
Полезная модель направлена на создание безопасного, удобного и простого для монтажа и эксплуатации устройства для необратимой регистрации факта превышения пороговой температуры в электроустановках, выполненного в форме клипсы, обеспечивающей возможность ее установки и замены без негативного воздействия на электрооборудование.
Термины и определения, используемые в настоящей полезной модели
Под “клипсой” понимается элемент, выполненный в форме объемной фигуры со сквозной внутренней полостью, предпочтительно, круглой в сечении, в которой выполнен разрез, позволяющий устанавливать клипсу на цилиндрические или другие объекты, имеющие круглое сечение, без применения дополнительных крепежей. Применительно к настоящей полезной модели, под клипсой понимается изделие с разрезом, предназначенное для размещения на электрических проводах, фиксация которого происходит за счет упругих свойств, а установка или снятия с провода может происходить путем защелкивания клипсы на провод, без стадии продевания провода сквозь клипсу.
“Термоиндикаторная клипса” - это устройство, выполненное в форме клипсы и с возможностью регистрации превышения элементом, на котором она установлена, заданной пороговой температуры за счет термочувствительных элементов, расположенных на клипсе, встроенных в нее или входящих в состав материала, из которого она изготовлена.
Под термином “термочувствительный материал” понимается материал, который становится более прозрачным для по крайней мере части видимого света относительно исходного состояния при нагреве выше пороговой температуры, и не возвращается в исходное состояние после последующего охлаждения. Термочувствительный материал может состоять, например, из индивидуального органического соединения или соли органической кислоты, претерпевающих фазовый переход при достижении пороговой температуры, или из смеси веществ. Кроме того, термочувствительный материал может дополнительно включать связующее, представленное, например, органическими смолами, для лучшей адгезии термочувствительного материала на гибкой основе, и другие добавки.
В настоящей полезной модели используется термин “глазирование”, обозначающий процесс образования равномерного слоя одной термодинамической фазы вокруг частицы другой термодинамической фазы.
Термин “пороговая температура” или “пороговое значение температуры” обозначает численное значение температуры, при котором происходит необратимое изменение свойств термочувствительного материала. 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 температуре соответствующего термочувствительного материала за вычетом значения заявленной точности, изменения прозрачности соответствующего термочувствительного материала и внешнего вида устройства не происходит.
2. При температуре, равной или превышающей пороговую температуру соответствующего термочувствительного материала плюс значение заявленной точности, соответствующий термочувствительный материал является прозрачным, а устройство приобретает внешний вид, отличный от исходного.
3. Точное значение температуры 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.
К термочувствительному материалу, который претерпел фазовый переход с увеличением прозрачности, в настоящей полезной модели применен термин “срабатывание”. Устройство, в котором термочувствительный материал изменил прозрачность, обозначается как “сработавшее”.
“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 минимальнаянапряженность электрического поля, при которой наступает пробой устройства, превышает электрическую прочность воздуха.
Термин ”упругость” раскрывает способность твердого материала возвращаться в изначальную форму при упругой деформации, т.е. упругий материал деформируется после приложенной на него внешней силы, но восстанавливает начальную форму и размер после прекращения воздействия этой силы.
Термин ”быстрый нагрев” соответствует нагреву поверхности с установленным на нее устройством со скоростью не менее 1°С/с. Абсолютное значение выбрано экспертно исходя из скорости нагрева электрических жил при возникновении аварийных режимов, токов короткого замыкания или пусковых токов.
Под термином ”прозрачный” понимается свойство материала пропускать более 90% падающего на него света. Термин ”непрозрачный” характеризует материал, пропускающий не более 50% падающего на него света.
Термин ”эластичность” раскрывает способность материала при изгибе вокруг цилиндрической поверхности повторять ее форму без потери функциональных свойств. Под термином ”эластичность на растяжение/сжатие” понимается сохранение функциональных свойств материала при приложении силы, действующей в любом направлении в плоскости, параллельной плоскости расположения материала, а также после снятия этой силы.
Термин ”гибкая основа” относится к материалам, обладающим способностью возвращаться в изначальную форму при изгибе.
Термин эластичная основа и эластичная защитная пленка характеризуют материал основы или защитной пленки, относящийся к материалам, обладающим способностью изменять свою форму без разрыва под внешним воздействием.
Под термином ”поверхность сложной геометрии” понимается любая криволинейная поверхность, содержащая изгибы, изломы и другие нелинейные элементы с минимальным радиусом кривизны от 2 мм. В настоящей полезной модели в качестве модельной поверхности сложной геометрии рассматривается цилиндрическая поверхность с продольными волнами радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R=2 мм.
Под термином ”радиус кривизны” изогнутых и цилиндрических поверхностей понимается максимальный радиус дуги окружности, которая наилучшим образомсовмещается с этими поверхностями. Применительно к настоящей полезной модели ”маленький радиус кривизны” означает радиус кривизны от 2 мм.
Под термином ”цилиндрическая поверхность” понимается развертываемая замкнутая или незамкнутая линейчатая поверхность, образованная параллельным перемещением прямой - образующей по какой-либо криволинейной направляющей.
Под ”удлинением до разрыва” понимается численное значение удлинение изделия или его частей при растяжении, выше которого нарушается его физическая целостность и происходит разрыв. Величина выражается в процентах, обозначающих насколько увеличиваются линейные размеры материала при его растяжении относительно соответствующих исходных размеров.
”Микроструктура” - это пространственное взаиморасположение частиц или отдельных фаз материала, отражающее формы и ориентацию составляющих материал частиц. В отличие от химической структуры или наночастиц, микроструктура определяет только физические, оптические и механические свойства материала, но не влияет на химические свойства составляющих микроструктуру веществ. Применительно к настоящей полезной модели, под ”необратимым изменением микроструктуры” понимается необратимое изменение физических, оптических или механических свойств материала относительно исходного состояния, сопровождающееся изменением его микроструктуры, то есть пространственного взаиморасположения частиц или отдельных фаз материала, их размера или формы вплоть до полного слиянии частиц и образования единой фазы.
Под ”профилем поверхности максимальных температур” понимается изображение, показывающее распределение максимальных значений температурных полей на контролируемой поверхности и позволяющее определить области поверхности, которые в течение заданного времени нагревались выше пороговых температур.
Термин ”твердая фаза” раскрывает структуру материала, содержащую частицы твердого вещества произвольной формы, каждая из которых имеет как минимум одну точку, грань или ребро, соприкасающуюся с соседней частицей и соединенных между собой таким образом, что каждый элемент твердой фазы может быть соединен с другим ее элементом единой ломаной линией, каждая точка которой находится внутри этой фазы. В зависимости от формы и размеров частиц твердого вещества непрерывная твердая фаза может иметь ячеистую, зернистую, волокнистую, кристаллическую или чешуйчатую структуру.
Термин ”непрерывная газовая фаза” характеризует взаимное расположение пустот и означает, что пустоты являются преимущественно ”неизолированными” (”связанными”) и сообщаются между собой посредством отверстий, пор или каналов. Применительно к настоящей заявке под преимущественно непрерывной газовой фазой понимается такое расположение пустот внутри термочувствительного материала, при котором объем пустот, соединенных между собой и образующих непрерывную газовую фазу, превышает объем изолированных пустот.
Термин ”вещество, обусловливающее изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры” означает индивидуальное вещество, входящее в состав термочувствительного материала, имеющее температуру фазового перехода вблизи пороговой температуры, наличие которого обусловливает изменение внешнего вида термоиндикатора при достижении пороговой температуры, и удаление которого из термочувствительного материала приводит к потере свойств необратимого изменения прозрачности при достижении пороговой температуры.
Сущность полезной модели
Настоящая полезная модель создана для повышения безопасности эксплуатации электрооборудования, при помощи простого, безопасного и удобного в монтаже устройства, выполненного в форме клипсы, предназначенного для крепления на проводах или других элементах электрооборудования, позволяющее быстро, надежно и достоверно выявлять дефекты, связанные с избыточным нагревом, путем необратимой регистрации факта превышения контролируемым элементом электрооборудования заданной пороговой температуры.
Задачей настоящей полезной модели является создание такого устройства, выполненного в форме клипсы.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении надежности и безопасности эксплуатации контактных соединений электрооборудования, за счет необратимой регистрации нагрева с помощью самозатухающей термоиндикаторной клипсы, обеспечивающей возможность ее установки и замены без негативного воздействия на электрооборудование.
Указанный технический результат достигается за счет необратимой регистрации факта превышения элементом электрооборудования заданной пороговой температуры, устройством, выполненным из материала, обладающего свойствами самозатухания, которое удобно, надежно и безопасно устанавливать заменять и эксплуатировать, в том числе, на контактных соединениях.
Технический результат достигается за счет устройства для регистрации превышения пороговой температуры, выполненного с возможностью установки на провода, включающего непрозрачную по крайней мере для части видимого света основу из упругого материала, включающего галогенсодержащие полимеры, выполненную в форме клипсы частично покрытую с лицевой стороны термочувствительным материалом, необратимо изменяющим прозрачность относительно исходного состояния при нагревании выше пороговой температуры.
Выполнение основы термочувствительного индикатора в виде клипсы имеет ряд преимуществ:
позволяет просто, надежно и безопасно монтировать термоиндикатор без использования клеевых составов, а также проводить его замену на провода электрощитов, в том числе в труднодоступных местах электроустановки, с близким расположением контролируемых элементов электрооборудования;
термоиндикаторный слой плотно и равномерно прилегает с контролируемой поверхности электрооборудования;
надежное крепление в условиях воздействия следующих факторов: колебание температуры окружающей среды, механического воздействия, теплового расширения материала контролируемого элемента электрооборудования и т.п.
Предлагаемое устройство выполнено в формы клипсы для обеспечения его удобного, надежного и безопасного монтажа, замены или демонтажа на провода и другие элементы электрооборудования, а также плотного прилегания термочувствительного слоя к контролируемым элементам для достоверной регистрации факта превышения пороговой температуры на всем сроке эксплуатации
Перечисленные выше факторы обеспечивают надежную, безопасную и достоверную работу устройства и регистрацию превышения контролируемыми элементами электрооборудования заданной пороговой температуры на протяжении всего срока эксплуатации.
Материал основы выбран таким образом, чтобы обеспечить одновременное выполнение следующих критериев:
упругость, гибкость и эластичность, необходимые для плотного прилегания устройства к поверхностям контролируемых элементов электрооборудования, которыезачастую имеют сложную геометрию, с сохранением способности регистрировать перегрев с заявленной точностью;
обеспечение необходимого прижатия и фиксации клипсы для надежной фиксации устройства с сохранением плотного прилегания, в том числе, при вибрации, под действием различных факторов окружающей среды, механического воздействия, теплового расширения и других деформаций материала контролируемого элемента электрооборудования;
обеспечения необходимого сцепления с защитной пленкой и термочувствительным материалом;
устойчивость к воспламенению и способность к самозатуханию в случае воздействия открытого пламени. Воспламенение устройства, в свою очередь, может привести к пожару в электроустановке или возникновению электрической дуги;
теплопроводность, достаточная для обеспечения быстрого прогрева устройства и термочувствительного слоя до пороговой температуры для достоверной и надежной регистрации кратковременных перегревов, а также отвода тепла от греющихся проводов и контактных соединений;
низкая электропроводность, позволяющая устанавливать устройство не только на элементы электрооборудования, покрытые изоляционными материалами, но также и на контактные соединения без изоляции. Высокая электрическая прочность и диэлектрические свойства устройства в целом необходимы для обеспечения безопасного использования в электроустановках, двигателях или различных электрических механизмах. Отсутствие проводимости и высокое значение напряжения пробоя позволяет не допустить выход из строя электрических схем, возникновения короткого замыкания или зажигания электрической дуги при контакте клипсы с открытыми токопроводящими элементами;
сохранение исходной формы при нагревании, т.е. материалы основы и защитной пленки не должны расплавляться до текущего состояния при нагревании до высоких температур, во избежание отделения клипсы от провода, стекания размягченного материала и попадания его на элементы электрооборудования.
обеспечение стабильного крепление на контролируемом элементе в широком диапазоне температур (температура разложения, предпочтительно, выше 150°С).
Наиболее подходящими материалами для этой цели являются галогенсодержащие полимеры. В частных случаях могут использоваться полимеры содержащие структурное звено -CH2CHCI-, преимущественно поливинилхлорид, предпочтительно литой поливинилхлорид. Полимерные материалы, в структуре которых присутствуют атомы галогенов, обладают одними из наиболее высоких показателей гибкости и эластичности среди известных полимеров. Введение атомов галогенов в использующиеся в качестве исходного сырья для полимеризации мономеры нарушает их симметрию и создает множество хиральных центров в полимере. Полимеризация или поликонденсация таких мономеров как друг с другом, так и с другими галогенсодержащими или не включающими атомы галогенов мономерами, приводит к образованию полимерных цепей с большим количеством стереоцентров. Регулярные полимеры, получаемые из негалогенированных мономеров без хиральных центров, склонны к образованию кристаллических структур, что снижает их эластичность, в то время как большое число диастереомеров, возникающих при галогенировании мономеров, придают галогенсодержащим полимерам стереохимическую неупорядоченность, которая предотвращает кристаллизацию. Таким образом, галогенсодержащие полимерные материалы обладают высокой эластичностью и гибкостью в силу особенностей химического строения, обусловленных наличием атомов галогенов в структуре полимеров. Кроме того, галогенсодержащие материалы обладают хорошей адгезией и низкой горючестью, что служит обеспечением безопасности эксплуатации заявленного устройства и электрооборудования, на котором оно размещено.
Благодаря выполнению устройства в форме клипсы из галогенсодержащих полимеров, обеспечивается его упругость, необходимая для обеспечения легкой установки термоиндикатора без приложения избыточного усилия на контролируемый элементы электрооборудования, как раскрывалось в уровне техники. Например, в случае контактных соединений возникновение дефектов в большинстве случаев связано с разбалтыванием указанных соединений. Для предотвращения таких дефектов установка термоиндикаторных устройств на контактные соединения не должна быть связана с разбором данного соединения (например, для установки наконечника на эксплуатируемое оборудование), поскольку процедура разборки и последующей сборки соединения может привести к возникновению или развитию дефекта. Также к контактному соединению не должно прикладываться избыточное, способствующее его разбалтыванию, усилие которое может оказываться, например, при размещении наклейки с равномерным и плотным прилеганием к контролируемой поверхности необходимо приложить давление для ее приклеивания. Таким образом, выбор как формы, так и материала основы заявленного устройства основан на необходимостиобеспечения надежного крепления термоиндикатора на провода и контактные соединения электрооборудования для повышения пожарной безопасности эксплуатации этого электрооборудования.
Заявленное устройство обладает также свойствами необратимых термочувствительных индикаторов, принцип действия которых заключается в плавлении термочувствительного материала, сопровождающимся изменением прозрачности относительно исходного состояния при нагревании выше пороговой температуры. Использование такого принципа регистрации перегрева обеспечивает быстрое, надежное и достоверное выявление дефектов, связанных с избыточным нагревом.
В качестве объекта контроля по настоящей полезной модели выбраны элементы электрооборудования, в частности, электрические провода с полимерной изоляцией, расположенные внутри электрощитов. Это обусловлено несколькими причинами. Во-первых, надежность и безотказность функционирования электроустановок является важным и неотъемлемым фактором обеспечения безопасности и надежности функционирования практически всех видов производств, объектов социального назначения, транспорта, городской инфраструктуры и пр. Во-вторых, электроустановки являются источником повышенной пожарной опасности. Пожары по причине нарушений правил эксплуатации электрооборудования или некачественного монтажа занимают первое место после неосторожного обращения с огнем. В-третьих, в большинстве случаев, традиционные методы теплового контроля, например, тепловизионный осмотр в электрощитах малоэффективны, в силу сложности создания режима максимальной нагрузки или измерения тока нагрузки в каждом отдельном проводе. Тем не менее, для снижения пожароопасности электроустановок, особенно в местах, обладающих высокой постоянной пожарной нагрузкой, необходимо выявлять перегревы отдельных элементов электрооборудования, в частности, электрических проводов, на начальной стадии развития дефекта, не допуская возникновения аварийных ситуаций. Таким образом, целью создания заявленного устройства являлось обеспечение достоверной и надежной регистрации перегрева элементов электрооборудования, в том числе на объектах с высокой пожарной нагрузкой.
Использования термочувствительного материала основанного на плавлении термочувствительного материала, сопровождающегося изменением прозрачности относительно исходного состояния при нагревании до пороговой температуры обеспечивает:
необратимость визуального эффекта срабатывания;
высокую скорость срабатывания устройства;
сохранение исходного состояния при температуре, незначительно меньшей пороговой;
необходимая точность температуры срабатывания, вне зависимости от времени воздействия температуры.
На основу может быть нанесен информационный элемент, включающий информацию о регистрируемой температуре, для оперативного определения при осмотрах численного значения пороговой температуры, которую регистрирует заявленное устройство.
Лицевая поверхность устройства и термочувствительный материал, может быть покрыта прозрачной по крайней мере для части видимого света эластичной защитной пленкой, что дополнительно защищает термочувствительный материал и саму клипсу от внешних воздействий окружающей среды, влажности, УФ-облучения и механических повреждений, увеличивает срок службы устройства и не дает термочувствительному материалу стекать во время фазового перехода.
Также для предотвращения стекания расплавленного термочувствительного материала во время фазового перехода, которое может служить причиной внештатных и аварийных ситуаций, в материале, из которого изготовлена основа устройства, может быть выполнено углубление для заполнения его термочувствительным материалом.
В предпочтительном варианте устройство обладает диэлектрическими свойствами, предпочтительно имеет электрическую прочность не менее 5 кВ/мм.
Материал защитной пленки также предпочтительно включает в себя галогенсодержащие полимеры, преимущественно содержащие структурное звено -CH2CHCI-, преимущественно поливинилхлорид, преимущественно литой поли винилхлорид.
Эластичная защитная пленка, прозрачная по крайней мере для части видимого света, которой может быть покрыта лицевая поверхность устройства, в частности, термочувствительный материал, также, предпочтительно выполняется из поливинилхлорида, наиболее предпочтительно литого поливинилхлорида.
Эластичная защитная пленка может быть прикреплена к основе за счет сплавления (приваривания), клея или других способов.
В частных вариантах реализации полезной модели для обеспечения свойств самозатухания основы устройства при воздействии открытого пламени материалосновы или покрытия клипсы может также включать множество герметично замкнутых пор, заполненных огнетушащим веществом или антипиреном, способным высвобождаться из этих пор подавлять возникшее возгорание.
Предпочтительно основа устройства может быть выполнена в виде единой конструкции с возможностью фиксации на электрические провода, предпочтительно диаметром от 1 до 10 мм, без дополнительных элементов, а также на основе могут быть выполнены специальные элементы для защелкивания устройства на электрических проводах, предпочтительно диаметром от 1 до 10 мм, что обеспечивает простоту монтажа и дополнительно повышает надежность крепления устройства на элементы электрооборудования.
В предпочтительных вариантах исполнения, термочувствительный материал необратимо изменяет прозрачность при нагревании в интервале, не превышающем 5°С, предпочтительно не превышающем 2°С, относительно указанной на устройстве пороговой температуры.
В некоторых вариантах основа в зоне термочувствительного материала окрашена в черный цвет, а при достижении пороговой температуры с заявленной точностью происходит визуальный цветовой переход соответствующей части поверхности устройства белый-черный, то есть, термочувствительный материал в непрозрачном состоянии имеет белый цвет.
В частных случаях, термочувствительный материал в исходном состоянии имеет микроструктуру, включающую твердую фазу и пустоты, образующие непрерывную газовую фазу, доля которой составляет не менее 50 об.%, и выполнен с возможностью необратимо изменять свой внешний вид при достижении указанной пороговой температуры за счет разрушения микроструктуры термочувствительного материала, сопровождающегося сплавлением частиц твердого органического вещества, уменьшением доли пустот и увеличением его прозрачности с проявлением цвета основы (см. фиг. 4).
Использование термочувствительного материала с пустотами позволяет увеличить срок эксплуатации, дополнительно повысить достоверность определения перегрева за счет невозможности агрегирования частиц твердого вещества через газовую фазу и исключить возможность возврата материала в исходное состояние после срабатывания за счет необратимого изменения микроструктуры, что также положительно влияет на безопасность эксплуатации как клипсы, так и самого оборудования. При плавлении термочувствительного материала, содержащегопустоты, происходит необратимое изменение исходной микроструктуры материала с уменьшением доли пустот в нем, связанное со сплавлением частиц твердого органического вещества и с уменьшением площади границ раздела фаз ”твердое-газ” за счет необратимого выхода содержащегося в пустотах газа на поверхность и расслаивания газовой и негазовой сред. В результате при дальнейшем охлаждении твердое органическое вещество кристаллизуется уже без пустот, тем самым необратимо изменяется прозрачность (увеличивается относительно исходного состояния) материала по меньшей мере для части видимого света, создавая визуальный эффект изменения внешнего вида устройства с высокой контрастностью, чем обеспечивается высокая достоверность регистрации превышения температуры выше заданного значения. Предпочтительно, доля пустот термочувствительного материала после нагрева выше соответствующего порогового значения температуры уменьшается не менее, чем в 2 раза относительно исходного состояния, что дополнительно увеличивает контрастность цветового перехода устройства при превышении порогового значения температуры.
Органическое вещество твердой фазы термочувствительного материала может быть выбрано из группы: жирные алифатические кислоты, содержащие структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥12; соли жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥5; алканы, содержащие не менее 20 атомов углерода; диалкилфосфиновые кислоты, содержащие структурные фрагменты CnH(2n+1) c n≥5; амиды жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты CnH(2n+1 с n≥12; ангидриды жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥10; жирные алифатические спирты, содержащие структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥14; жирные алифатические амины, содержащие структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥17; нитрилы жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥19.
Использование в качестве органического вещества твердой фазы термочувствительного материала органических соединений, в состав которых входит одна или более алифатическая углеводородная цепь CnH(2n+1) с n≥5; способствует образованию кристаллической упаковки, в которой вытянутые структурные фрагменты линейных углеводородов ориентируются параллельно друг другу (А.И. Китайгородский, Молекулярные кристаллы, М.: Наука, 1971 г. ). Благодаря тому, что частицы твердого органического вещества формируются в виде волокон, чешуекили плоских или вытянутых кристаллов, то есть имеют двухмерную структуру, термочувствительный материал образует собой особую микроструктуру, способную к изгибу и растяжению без деформации и потери функциональных свойств.
Также использование твердых органических соединений, в состав которых входят неполярные алифатические фрагменты, дополнительно способствует увеличению значений электрической прочности устройства в целом, поскольку такие жирные алифатические производные обладают хорошими диэлектрическими свойствами.
В частных случаях, органическое вещество твердой фазы термочувствительного материала выбрано из группы: пальмитиновая кислота, стеариновая кислота, бегеновая кислота, тетракозан, эрукамид, стеариновый спирт, цетиловый спирт, полиэтилен, воск, парафин, соли насыщенных жирных карбоновых кислот редкоземельных металлов, в частности лантана, иттрия, иттербия, скандия.
В частных случаях микроструктура термочувствительного материала дополнительно содержит прозрачное по крайней мере для части видимого света полимерное связующее, температура фазового перехода которого выше температуры фазового перехода твердого органического вещества. В этом случае термочувствительный материал содержит границы раздела фаз ”твердое-прозрачное твердое-газ”, при плавлении также происходит необратимое изменение микроструктуры материала, в результате которой уменьшается число пустот относительно исходного состояния за счет выхода содержащегося в них газа на поверхность материала и происходит расслаивание газовой и негазовой сред, в результате чего наблюдается уменьшение площади контакта твердой фазы и пустот, т.е. уменьшение площади границ раздела фаз.
Предпочтительно, полимерное связующее присутствует в термочувствительном материале в количестве 1-30 мас.%. В частных случаях полимерное связующее покрывает каждую отдельную структурную частицу твердого органического вещества, обеспечивая его ”глазирование”. Связующее выбирается таким образом, чтобы обеспечить смачиваемость, но не растворение, частиц твердого органического вещества в полимерном связующем. Благодаря этому при ”глазировании” зерен, кристаллов, волокон, чешуек или конгломератов указанных частиц происходит дополнительный захват газа, в среде которого формируется термочувствительный материал, и его распределения между ”глазированными” связующим частицами твердого органического вещества.
В предпочтительных вариантах осуществления термочувствительный материал выполнен с возможностью изменения прозрачности при нагреве до температуры, превышающей пороговую, в течение не более 5 секунд, предпочтительно не более 2 секунд. Это обусловлено тем, что толщина слоя термочувствительного материала и его структура в совокупности с толщиной основы устройства подбирается таким образом, чтобы позволять прогревать термочувствительный материал при возникновении кратковременных перегревов в период пиковой нагрузки и полностью переводить его в расплав с цветовым переходом ”непрозрачный-прозрачный” в течение не более 5 секунд, предпочтительно не более 2 секунд а также обеспечивает необходимую теплоотдачу при воздушном охлаждении работающих устройств. В частности, толщина основы в зоне термочувствительного материала составляет не более 3 мм, предпочтительно, не более 1 мм.
Пороговая температура может быть выбрана из диапазона 50-210°С, преимущественно 50°С, 55°С, 60°С, 70°С, 80°С, 90°С, 100°С, 110°С, 120°С, 130°С, 140°С, 150°С. Исходя из выбранного для регистрации порогового значения температуры, подбирается наносимый термочувствительный материал, таким образом, что входящее в его состав твердое органическое вещество имеет температуру плавления, отличающуюся от пороговой температуры не более чем на 5°С.
Для упрощения визуальной регистрации превышения пороговой температуры площадь поверхности основы, покрытой термочувствительным материалом, предпочтительно составляет не менее 3 мм2, предпочтительно, не менее 10 мм2.
В частных вариантах исполнения устройства на основу может быть нанесен информационный элемент, который включает информацию для маркировки элементов электрооборудования или цветовую маркировку фаз. В частности, нанесенный на лицевую поверхность его основы информационный элемент может содержать надпись, содержащую цветовую, буквенную, цифровую или буквенно-цифровую маркировочную информацию. В одном из случаев информационный элемент на основе содержит информацию о дате окончания срока эксплуатации устройства. Также основа может иметь цвет, соответствующий установленным правилам маркировки элементов электрооборудования. Перечисленные выше признаки служат для придания устройству для регистрации превышения пороговой температуры свойства элементов маркировки электрооборудования, что также дополнительно обеспечивает безопасность эксплуатации оборудования, на котором размещаются подобные устройства, ввиду следующего. В случае контактных соединений, проводов или узловэлектрооборудования речь идет о небольших поверхностях, которые, с одной стороны, требуют маркировки, а с другой стороны - температурного контроля. Однако использование устройств для маркировки и устройств для регистрации превышения температуры по отдельности зачастую не представляется возможным, ввиду недостаточного места на контролируемой поверхности. Использование же только устройства для температурной индикации без маркировки может привести к неверному определению дефектного узла, а также к увеличению времени детектирования. Тем самым, устройство, сочетающее в себе свойства маркировочного устройства, а также свойства температурных индикаторов, положительно скажется на безопасности эксплуатации электрооборудования.
Для увеличения заметности как самого устройства, так и факта его срабатывания, на элементах оборудования, в том числе труднодоступных для осмотра ввиду больших размеров установок, расположения установок на открытом воздухе или по причине осуществления осмотра в плохих погодных условиях и в условиях недостаточной видимости, в темное время суток с помощью фонаря, а также для осмотра оборудования без искусственного освещения и окон, и, как следствие, дополнительного увеличения безопасности эксплуатации оборудования, основа может обладать светоотражающими свойствами или может быть окрашена с использованием вещества, обладающего люминесцентными свойствами. Обеспечение заметности, а также достоверности выявления локальных нагревов элементов электрооборудования достигается с помощью варианта исполнения устройства с площадью поверхности основы, покрытой термочувствительным материалом, от 3 до 97% площади лицевой поверхности основы, предпочтительно, не менее 30% площади лицевой поверхности основы.
В частных случаях, основа может быть окрашена с использованием вещества, выполненного с возможностью необратимо изменять цвет при нагревании.
Использование при окраске основы веществ, выполненных с возможностью необратимо изменять цвет при нагревании до температуры, ниже пороговой температуры основного термочувствительного материала, например, на 10-30°С, позволяет проинформировать персонал о риске возникновения аварийного дефекта в дальнейшем, и тем самым, обеспечивает возможность его предотвращения, при должном реагировании персонала, ответственного за данное оборудование. Так, срабатывание такого вещества, при отсутствии срабатывания основного термочувствительного материала, свидетельствует о наличии перегрева оборудования, не достигшего предельно допустимых значений, соответствующих пороговой температуре основного термочувствительного материала, и необходимости его осмотра с целью выявления и устранения неполадок, которые в дальнейшем могли бы привести к развитию уже аварийного дефекта. Таким образом, наличие вещества, выполненного с возможностью необратимо изменять цвет при нагревании, до температуры, ниже пороговой температуры основного термочувствительного материала, в частности, на 10-30°С, дополнительно повышает безопасность эксплуатации как заявленного устройства, так и оборудования в целом.
Также, основа или некоторая ее часть может быть окрашена с использованием вещества, выполненного с возможностью обратимо изменять цвет при нагревании. К примеру, на лицевую поверхность может быть нанесен слой термочувствительной краски, обладающей вышеуказанными свойствами.
Присутствие вещества, выполненного с возможностью обратимо изменять цвет при нагревании, позволяет проинформировать персонал не только о превышении порогового значения температуры в прошлом, но и о перегревах в момент осмотра. Срабатывание такого вещества в момент осмотра свидетельствует, что оборудование находится в аварийном режиме в текущий момент и может быть источником повышенной опасности. Таким образом, наличие вещества, выполненного с возможностью обратимо изменять цвет при нагревании, дополнительно повышает безопасность эксплуатации как заявленного устройства, так и оборудования в целом.
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 - Устройство для регистрации превышения пороговой температуры, выполненное в форме клипсы с дополнительными элементами крепления, с углублением в материале основы, заполненным термочувствительным материалом, и с дополнительным окрашиванием в зоне термочувствительного материала (вид сверху в разрезе).
Фиг. 2 - Фронтальный вид устройства для регистрации превышения пороговой температуры, выполненного в форме клипсы, основа которой обладает люминесцентными свойствами, с дополнительным окрашиванием в зоне термочувствительного материала и информационным элементом, включающимчисленное значение пороговой температуры и расположенным под термочувствительным материалом: 2а - первоначальный вид устройства, 26 -сработавшее устройство после превышения пороговой температуры, 2в - вид устройства после дальнейшего охлаждения до комнатной температуры.
Фиг. 3 - Трехмерная модель устройства для регистрации превышения пороговой температуры, выполненного в форме клипсы с дополнительными элементами крепления и информационным элементом, включающим численное значение пороговой температуры и расположенным рядом термочувствительным материалом.
Фиг. 4 - Устройство для регистрации превышения пороговой температуры, выполненное в форме клипсы с дополнительными элементами крепления, дополнительным окрашиванием в зоне термочувствительного материала и защитной пленкой, покрывающей термочувствительный материал (вид сверху в разрезе).
Фиг. 5 - Трехмерная модель устройства для регистрации превышения пороговой температуры, выполненное в форме клипсы с дополнительными элементами крепления, основа которой окрашена в цвета маркировки фаз.
Фиг. 6 - Микроструктура термочувствительного материала с частицами органического вещества в виде чешуек и их конгломератов, связующим и пустотами до срабатывания (а) и после срабатывания (б).
Фиг. 7 - Фронтальный вид устройства для регистрации превышения пороговой температуры, выполненного в форме клипсы: (а) - первоначальный вид устройства, (б) - частично сработавшее устройство после точечного нагрева контролируемой поверхности выше порогового значения температуры с изменением прозрачности только той области термочувствительного материала, которая была подвержена нагреву выше пороговой температуры, при сохранении непрозрачной области данного материала в его остальной зоне, которая не подвергалась нагреву.
Фиг. 8 - Слоистая структура устройства для регистрации превышения пороговой температуры, выполненного в форме клипсы, в зоне термочувствительного материала: (а) - с герметичным прозрачным защитным слоем, (б) - с прозрачным защитным слоем, в котором между защитным слоем и основой выполнен зазор, (в) - с прозрачным защитным слоем, в котором выполнены микроотверстия.
На фиг. 1 представлен поперечный разрез устройства для регистрации превышения пороговой температуры, представляющего собой непрозрачную основу 1, выполненную в форме клипсы, содержащую дополнительные элементы крепления 6.
На лицевой стороне материала основы выполнено углубление, заполненное термочувствительным материалом 2. На фиг. 1 изображен частный вариант устройства, в котором основа 1 является желтой для маркировки фаз электрооборудования и окрашена в черный цвет 3 в зоне термочувствительного материала.
На фиг. 2 представлена лицевая сторона устройства для регистрации превышения пороговой температуры, представляющего собой непрозрачную основу 1, выполненную в форме клипсы и обладающую люминесцентными свойствами, и нанесенный на ее лицевую сторону термочувствительный материал 2: в исходном состоянии до нагрева (а), после нагрева до пороговой температуры термочувствительного материала (б) и после дальнейшего охлаждения до комнатной температуры (в). На фиг. 2 изображен частный вариант устройства с информационным элементом 4, включающим численное значение пороговой температуры и расположенным под термочувствительным материалом, основа 1 окрашена в черный цвет в зоне термочувствительного материала.
На фиг. 3 представлена трехмерная модель устройства для регистрации превышения пороговой температуры, представляющего собой непрозрачную основу 1, выполненную в форме клипсы, содержащую дополнительные элементы крепления 6, и нанесенный на ее лицевую сторону термочувствительный материал 2. На фиг. 3 изображен частный вариант устройства с надписью с указанием регистрируемой пороговой температуры 4, расположенной на основе рядом с термочувствительным материалом, а основа 1 является желтой.
На фиг. 4 представлен поперечный разрез устройства для регистрации превышения пороговой температуры, представляющего собой непрозрачную основу 1, выполненную в форме клипсы, содержащую дополнительные элементы крепления 6, на лицевую поверхность которой нанесен термочувствительный материал 2, покрытый прозрачным эластичным защитным слоем 5. На фиг. 4 изображен частный вариант устройства, в котором основа 1 является желтой и окрашена в черный цвет 3 в зоне термочувствительного материала.
На фиг. 5 представлена трехмерная модель устройства для регистрации превышения пороговой температуры, представляющего собой непрозрачную основу 1, выполненную в форме клипсы, содержащую дополнительные элементы крепления 6, и нанесенный на ее лицевую сторону термочувствительный материал 2. На фиг. 5изображен частный вариант устройства с основой 1, окрашенной в красный цвет, соответствующий маркировке фаз.
На фиг. 6 представлена микроструктура термочувствительного материала 2 с частицами органического вещества 7, выполненными в виде чешуек и их конгломератов, связующим 10 и пустотами 8 до нагрева (а) и микроструктура термочувствительного материала 2 с уменьшенной долей пустот 8 и с увеличенной кажущейся плотностью и с частицами 7, подвергшимися сплавлению и утратившими первоначальную форму, после нагрева выше порогового значения температуры (б).
На фиг. 7 представлена лицевая сторона устройства для регистрации превышения пороговой температуры, представляющего собой непрозрачную основу 1, выполненную в форме клипсы, и нанесенный на ее лицевую сторону термочувствительный материал 2: до нагрева (а) и после точечного нагрева (б) контролируемой поверхности, в результате которого изменение прозрачности произошло только в той области 12 термочувствительного материала 2, которая была подвержена нагреву выше пороговой температуры, при сохранении первоначального вида остальной области термочувствительного материала 2.
На фиг.8 представлена слоистая структура устройства для регистрации превышения пороговой температуры, основа 1 которого выполнена в форме клипсы, на которую нанесен термочувствительный материал 2, покрытый прозрачным защитным слоем 4, который: (а) плотно прилегает к основе и материалу и обеспечивает герметичность устройства и возможности поддержания давления ниже атмосферного; (б) плотно прилегает к основе и материалу и имеет зазор 11а между защитным слоем и основой; (в) плотно прилегает к основе и материалу и имеет микроотверстия 116 на его лицевой поверхности.
Осуществление полезной модели
Осиная технология изготовления устройства.
В качестве основы 1 заявленного устройства использованы галогенсодержащие полимерные материалы, содержащие, в частности, поливинилхлорид (ПВХ), литой ПВХ, Указанные материалы обладают необходимой прочностью и гибкостью, придают устройству устойчивость к возгоранию и имеют электрическую прочность не менее 5 кВ/мм. Основа 1 выполнена в форме клипсы, обеспечивающей простую, безопасную и удобную установку устройства на электрические провода, предпочтительно диаметром от 1 до 10 мм, или другие элементы электрооборудования, выполненной в виде единойконструкции с возможностью фиксации на контролируемых объектах без дополнительных элементов или включающей элементы 6 для защелкивания устройства на контролируемых объектах. Далее будут рассмотрены варианты изготовления и использования заявленного устройства на примере клипсы без дополнительных элементов, основа которой выполнена из ПВХ.
Толщина основы может быть неравномерной и зависит от конструкции клипсы, однако в зоне термочувствительного материала толщина основы предпочтительно составляет не более 3 мм, наиболее предпочтительно, не более 1 мм, что обеспечивает возможность изменения прозрачности термочувствительного материала при нагреве до температуры, превышающей пороговую, в течение не более 5 секунд, предпочтительно не более 2 секунд, что также повышает безопасность эксплуатации контролируемого оборудования, поскольку позволяет прогревать термочувствительный материал при возникновении кратковременных перегревов в период пиковой нагрузки и полностью переводить его в расплав с цветовым переходом ”непрозрачный-прозрачный” и проявлением цвета основы под ним в течение не более 5 секунд, предпочтительно не более 2 секунд, а также обеспечивает необходимую теплоотдачу.
В некоторых вариантах выполнения основа может обладать светоотражающими свойствами или может быть окрашена с использованием вещества, обладающего люминесцентными свойствами, для увеличения заметности как самого устройства, так и факта его срабатывания, что служит дополнительному увеличению безопасности эксплуатации оборудования. Также, в частных случаях, основа может быть окрашена для возможности использования заявленной клипсы для цветовой маркировки фаз электрооборудования.
В частных случаях, основа может быть окрашена с использованием вещества, выполненного с возможностью необратимо изменять цвет при нагревании. Присутствие дополнительного вещества, выполненного с возможностью необратимо изменять цвет при нагревании до температуры, ниже пороговой температуры основного термочувствительного материала, в частности, на 10-30°С, позволяет детектировать перегрев оборудования, не достигшего предельно допустимых значений, и, как следствие, обеспечить предотвращение возникновения аварийного дефекта.
Также, основа может быть окрашена с использованием вещества, выполненного с возможностью обратимо изменять цвет при нагревании. К примеру, на лицевую поверхность может быть нанесен слой термочувствительной краски, обладающей вышеуказанными свойствами. Присутствие вещества, выполненного с возможностьюобратимо изменять цвет при нагревании, позволяет проинформировать персонал не только о превышении порогового значения температуры в прошлом, но и о перегревах в момент осмотра.
В качестве эластичной защитной пленки также могут применяться галогенсодержащие полимеры, в частности, ПВХ-пленки, или полиуретановые пленки, модифицированные 15% трихлоризопропилфосфата. Однако необходимо учитывать, что в случае использования их для защитной пленки, они должны обладать прозрачностью по крайней мере для части видимого света.
Приготовление термочувствительного материала.
Предпочтительно, твердая фаза термочувствительного материала включает органическое вещество, содержащее структурный фрагмент CnH(2n+1), где n≥5; жирные алифатические кислоты, содержащие структурные фрагмент CnH(2n+1) с n≥12; соли жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥12; алканы, содержащие не менее 20 атомов углерода; диалкилфосфиновые кислоты, содержащие структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥12; амиды жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥12; ангидриды жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥10; жирные алифатические спирты, содержащие структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥14; жирные алифатические амины, содержащие структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥17; нитрилы жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥19, например, пальмитиновая кислота, стеариновая кислота, бегеновая кислота, тетракозан, эрукамид, стеариновый спирт, цетиловый спирт, полиэтилен, воск, парафин, соли насыщенных жирных карбоновых кислот редкоземельных металлов, в частности лантана, иттрия, иттербия, скандия, или их смесь с температурой плавления, отличающейся от соответствующих указанным на устройстве пороговым температурам не более чем на 5°С, измельчали до размера 2-3 микрон на шаровой мельнице, последовательно добавляли разбавитель или раствор связующего в разбавителе и размешивали до однородной массы. В качестве разбавителя могут быть использованы, например, вода, метанол, этанол, изопропанол, этиленгликоль, монометиловый эфир этиленгликоля, ацетонитрил и др., или их смеси. Суспензию использовали для нанесения сразу после получения.
В предпочтительных вариантах исполнения содержание в термочувствительном материале твердой фазы, включающей органическое вещество, составляет не менее 50 мас.%, наиболее предпочтительно, не менее 70 мас.%.
Органическое вещество подбирается таким образом, чтобы при достижении пороговой температуры в интервале не более 5°С, предпочтительно не более 2°С, оно плавились с визуальным переходом непрозрачный-прозрачный.
В различных вариантах выполнения вещество, обусловливающее изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры и входящее в состав термочувствительного материала, подбирается таким образом, что пороговая температура может быть выбрана из диапазона от 50°С до 210°С, в частных случаях, порог температуры 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.
Для изготовления термочувствительного материала твердую фазу, включающую вещество, обусловливающее изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, измельчают на шаровой мельнице до размера 2-3 мкм, последовательно добавляют жидкую фазу, представленную водой или органическим растворителем с температурой кипения менее 180°С, и размешивают полученную суспензию, при этом преимущественно, в этот период обеспечивается периодическое диспергирование смеси с доступом воздуха до получения постоянной плотности смеси. Жидкая фаза, предпочтительно, представляет собой воду или органический растворитель, растворимость в которой твердой фазы термочувствительного материала не превышает 10 г/кг.
В предпочтительных вариантах изобретения жидкую фазу добавляют в количестве от 50 об.% до 90 об.%.
Разница плотностей жидкой фазы и твердой фазы предпочтительно составляет менее 0,2 г/см3. С этой целью жидкая фаза может быть выбрана из группы: изопропанол, вода, метанол, 1-пропанол, изобутанол, монометиловый эфир этиленгликоля, 1-бутанол, ацетонитрил, уксусная кислота, гексан, гептан, 1,1,1-трифторэтанол, 1,1,1,3,3,3-гексафторизопропанол, диметилформамид, этанол, бутилацетат, вода, ацетон, толуол или их смеси, но не ограничиваются ими.
При таком методе получения, полученный термочувствительный материал предпочтительно представлен двумя непрерывными фазами: твердой и газовой. При этом твердая фаза представлена частицами, преимущественно ориентированными параллельно поверхности основы.
При этом полученный термочувствительный материал в исходном состоянии является непрозрачным по крайней мере для части видимого света и в исходном состоянии включает твердую фазу и пустоты, заполненные газовой фазой, доля которых в исходном состоянии составляет не менее 50 об.%, а при нагревании выше соответствующего порогового значения температуры происходит необратимое изменение микроструктуры соответствующего термочувствительного материала, сопровождающегося сплавлением частиц твердого органического вещества, уменьшением доли пустот, предпочтительно в 2 или более раза, и увеличением его прозрачности с проявлением цвета основы, а при последующем охлаждении до 20°С и выдержке при этой температуре в течение по меньшей мере одного месяца, преимущественно одного года и более, прозрачность термочувствительного материала не возвращается до исходных значений.
В зависимости от природы твердой фазы и вещества, обусловливающего изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, вид получающихся частиц твердой фазы может представлять собой зерна, кристаллы, волокна, чешуйки или конгломераты указанных частиц.
В частных случаях термочувствительный материал дополнительно содержит прозрачное по крайней мере для части видимого света полимерное связующее, температура фазового перехода которого выше температуры фазового перехода органического вещества твердой фазы. В этом случае измельченную твердую фазу суспендируют в растворе прозрачного по крайней мере для части видимого света связующего в жидкой фазе. В предпочтительных вариантах полезной модели связующее присутствует в получаемом термочувствительным материале в количестве 1-30 мас.%, для обеспечения эффекта глазирования частиц твердого органического вещества.
В частных случаях, прозрачное полимерное связующее выбрано из фенолформальдегидной смолы, бутилметакриловой смолы, меламинформальдегидной смолы, поливинилбутираля, полибутилметакрилата, полиизобутилметакрилата, полибутилакрилата, феноксисмолы, полистирольно-акриловой эмульсии, полиолефина, полистирола, полиакрилата, полиэфирсульфона, полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилиденфторида, политетрафторэтилена, полиэфирсульфона, полиизопрена, полипропилена, полибутадиена, полиизобутилена, поливинилацетата, полиметакрилата, этилцеллюлозы, поливинилхлорида, поливинилиденхлорида, поликарбоната, поликапролактона, полиэтилентерефталатнойсмолы, полибутилентерефталатной смолы, полиамидной смолы, поливинилиденфторида, полиэфира, полиэфирных смол, гидроксиэтилцеллюлозы, метилцеллюлозы, этилцеллюлозы, нитроцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, желатина, агар-агара, казеина, гуммиарабика, поливинилового спирта, полиэтиленоксида или их смесей.
На лицевую сторону устройства, в некоторых случаях, наносили надпись с информацией о пороговой температуре. В частных случаях, помимо пороговой температуры наносилась также информация о дате окончания срока эксплуатации. В одном из вариантов исполнения на поверхность основы может быть нанесен рисунок, предназначенный для маркировки фаз или узлов электротехнического оборудования, содержащий графическую, численную или текстовую информацию.
В общем виде процесс изготовления устройства включает в себя этапы нанесения на отдельные участки непрозрачной основы одного или более слоя суспензии частиц твердой фазы в жидкой фазе, удаления жидкой фазы из нанесенных слоев суспензии, а также покрытия лицевой поверхности заготовки прозрачным защитным слоем.
Для получения микроструктуры нанесенного термочувствительного материала, включающей твердую фазу и пустоты, заполненные газовой фазой, доля которых в исходном состоянии составляет не менее 50 об.%, и обеспечивающей необратимое изменение внешнего вида при достижении пороговой температуры, которое сопровождается оплавлением частиц твердой фазы, уменьшением доли пустот и увеличением его прозрачности с проявлением цвета основы, можно использовать, в частности, следующие приемы на ранее раскрытых этапах способа:
по меньшей мере один из вышеуказанных этапов способа (нанесение суспензии частиц твердого органического вещества в жидкой фазе, удаление жидкой фазы из нанесенных слоев суспензии, покрытие лицевой поверхности заготовки прозрачным защитным слоем) проводится при давлении ниже атмосферного.
проводится не менее 3 циклов нанесения слоев суспензии частиц твердой фазы в жидкой фазе и удаления жидкой фазы из нанесенных слоев этой суспензии, при этом, нанесение суспензии частиц твердой фазы в жидкой фазе производят методом, выбираемым из группы: трафаретная печать, флексографская печать, тампонная печать, шелкография, с получением микроструктуры термочувствительного материала, частицы твердой фазы в котором ориентированы преимущественно параллельно плоскости поверхности основы.
Удаление жидкой фазы из нанесенных слоев суспензии частиц твердой фазы в жидкой фазе или из каждого слоя в отдельности может проводиться как при давлении ниже атмосферного, так и при атмосферном давлении, в зависимости от выбранного способа изготовления устройства.
Давление ниже атмосферного, в частных случаях получения устройства, может быть использовано как сразу после нанесения каждого отдельного слоя суспензии твердого органического вещества в жидкой фазе, так и на этапе сушки (т.е. удаления жидкой фазы) необходимого количества нанесенных слоев суспензии твердого органического вещества в жидкой фазе. В этом случае происходит спонтанное высвобождение жидкой фазы из объема материала (последовательно из каждого слоя или из всего объема материала) с образованием большего числа неструктурированных пустот.
Послойное нанесение суспензии твердой фазы в жидкой фазе также может обеспечить получение заявленного устройства. В этом случае после нанесения термочувствительного материала, устройство сушат, выбирая режим удаления жидкой фазы из нанесенных слоев суспензии, предпочтительно, при температуре (20±2)°С в течение 10 минут в атмосфере воздуха, затем процедуру послойного нанесения повторяют до получения необходимой толщины покрытия. Формирование микроструктуры, включающей частицы твердой фазы и большой доли пустот, заполненных газовой фазой, происходит слой за слоем. Послойное нанесение с выдержкой предпочтительно при комнатной температуре между подходами обеспечивает упорядоченность частиц твердой фазы при их расположении на устройстве и образование большой доли пустот, которые преимущественно образуют непрерывную газовую фазу. В случае, если частицы твердой фазы представляют собой чешуйки, для того, чтобы достичь укрывистости при минимальной толщине слоя предпочтительно их продольное расположение ”внахлест” на основе термоиндикатора. В этом случае чешуйки будут расположены подобно закрытым жалюзи, и будет достаточно тонкого слоя чешуек для перекрытия цвета основы (”принцип закрытых жалюзи”). Благодаря самопроизвольному удалению жидкой фазы из нанесенных слоев суспензии при комнатной температуре, обеспечивается медленное оседание чешуек и их упаковка в термодинамически выгодном состоянии. При применении указанного приема при приготовлении термочувствительного материала наблюдается преимущественное образование непрерывной твердой фазы, а пустоты, заполненные газом, при этом образуют непрерывную газовую фазу. При проведениипринудительного удаления жидкой фазы из нанесенных слоев суспензии при нагревании или при обдуве воздухом кинетические процессы испарения растворителя будут преобладать над термодинамическим упорядочиванием частиц твердой фазы, в результате чего чешуйки будут формировать не продольные, а поперечные структуры (”принцип открытых жалюзи”), сквозь которые будет просматриваться основа при той же толщине слоя, для которой при соблюдении принципа закрытых жалюзи будет достигаться укрывистость.
Такого упорядочивания также удается достичь за счет применения разбавленной суспензии частиц твердой фазы в жидкой фазе (разбавление более 50%), поскольку в большом объеме будет проходить ориентация чешуек нужным образом и их оседание в упорядоченном виде, в отличие от использования более концентрированных суспензий. Кроме того, большое разбавление гарантирует более длительный процесс самопроизвольного испарения жидкой фазы, в ходе которого также будет происходить укладывание чешуек по принципу закрытых жалюзи. Другим фактором, влияющим на скорость и характер осаждения частиц твердой фазы, является относительная разница плотностей растворителя и частиц твердой фазы. При наличии большой разницы плотностей (более 0,2 г/см3) частицы твердой фазы будут оседать из суспензии слишком быстро по принципу открытых жалюзи. При сравнимых плотностях или при разнице плотностей менее 0,2 г/см3 будет наблюдаться медленное оседание частиц твердой фазы с образованием необходимой упорядоченной микроструктуры материала и соблюдением принципа закрытых жалюзи.
Таким образом, соблюдение принципа закрытых жалюзи при формировании микроструктуры термочувствительного материала позволяет получать материал, микроструктура которого в исходном состоянии имеет преимущественную ориентацию частиц твердой фазы параллельно поверхности основы и защитного покрытия.
Нанесение слоев суспензии твердой фазы в жидкой фазе предпочтительно производится способом, выбранным из трафаретной печати, флексографской печати, тампонной печати, шелкографии.
Описанные выше эффекты применимы к вариантам исполнения устройства, в которых микроструктура термочувствительного материала представлена органическим веществом, частицы которого преимущественно выполнены в виде чешуек, кристаллов или волокон, т.е. таких частиц, у которых линейные размеры превышают их толщину. При этом может наблюдаться образование сростков (конгломератов) отдельных частиц (чешуек, кристаллов или волокон) твердого органического вещества.
В случае использования термочувствительного материала, содержащего твердую фазу, связующее и пустоты, для приготовления термочувствительного материала используют суспензию мелкодисперсной твердой фазы в растворе связующего в жидкой фазе. При испарении жидкой фазы связующее оседает на частицах твердой фазы, покрывая их поверхность тонким равномерным слоем. При этом происходит ”глазирование” как отдельной частицы твердой фазы, так и образовавшегося конгломерата частиц.
При нанесении суспензии частиц твердой фазы в жидкой фазе, область лицевой поверхности основы устройства, на которую не должен попасть термочувствительный материал, заклеивают полиэтиленовой пленкой. На незакрытую область основы равномерно наносят слой суспензии частиц твердой фазы в жидкой фазе одним из описанных выше приемов или другими методами, обеспечивающими формирование описываемой микроструктуры.
В преимущественных вариантах исполнения толщина слоя термочувствительного материала составляет не более 800 мкм, предпочтительно не более 450 мкм, наиболее предпочтительно не более 150 мкм. Использование указанной толщины слоя термочувствительного материала обеспечивает его срабатывание со скоростью менее 5 секунд, преимущественно менее 2 секунд, при нагреве выше пороговой температуры. Это обусловлено тем, что такая толщина слоя материала в совокупности с толщиной основы термоиндикатора позволяет прогревать термочувствительный материал при возникновении кратковременных перегревов в период пиковой нагрузки и полностью переводить его в расплав с цветовым переходом ”непрозрачный-прозрачный” в течение менее 5 секунд, а также обеспечивает необходимую теплоотдачу при воздушном охлаждении работающих устройств.
Площадь лицевой поверхности основы составляет от 3 мм2, предпочтительно, не менее 10 мм2, а площадь поверхности основы, покрытой термочувствительным материалом, составляет от 3 до 97% площади лицевой поверхности основы, предпочтительно, не менее 30% площади лицевой поверхности основы, что позволяет выявлять сработавшие устройства с дальнего расстояния, а также позволяет выявлять точечные нагревы большой поверхности установок.
В некоторых вариантах полезной модели на незакрытую область основы наносят с помощью сольвентных красителей сначала черную краску или надпись, включающую, в частности, численное значение пороговой температуры или другую графическую, численную или текстовую информацию, а уже затем наносят слой термочувствительного материала. При этом в преимущественных вариантах изобретения черной краской покрыто не менее 70% площади основы. В случае окрашивания по меньшей мере части основы в черный цвет, термочувствительный материал в исходном состоянии имеет белый цвет, а при нагреве выше пороговой температуры происходит визуальный цветовой переход по меньшей мере части поверхности устройства ”белый-черный”.
Следует отметить, что заявленная полезная модели не ограничивается использованием только одного термочувствительного материала, и при необходимости термоиндикатор может быть дополнен различными термочувствительными материалами для определения превышения нескольких пороговых температур.
На заключительном этапе приготовления термоиндикатор покрывали прозрачным защитным слоем. В некоторых вариантах полезной модели между защитным слоем и основой может быть выполнен зазор или в прозрачном защитном слое могут быть выполнены микроотверстия, позволяющие газовой фазе после превышения регистрируемой температуры выходить за пределы устройства. Предпочтительно, прозрачный защитный слой выбирается из прозрачных эластичных полимеров. В другом варианте полезной модели происходит выдерживание заготовки устройства при давлении ниже атмосферного и его последующее покрытие прозрачным защитным слоем, обеспечивающим герметичность устройства и поддержание давления внутри пустот с газовой фазой ниже атмосферного давления. С этой целью в данном варианте полезной модели в качестве защитного слоя также используются прозрачные эластичные полимерные пленки.
В частных вариантах, в материале основы клипсы может быть выполнено углубление, которое заполняют термочувствительным материалом по указанным выше способам.
В предпочтительных вариантах, термочувствительный материал выполнен с возможностью регистрации локальных перегревов поверхности за счет изменения цвета только той части термочувствительного материала, которая нагревалась выше пороговой температуры и сохранения исходного цвета термочувствительного материала, который не был нагрет выше пороговой температуры, при неравномерном нагревании.
После нанесения термочувствительного материала устройство покрывают прозрачной по крайней мере для части видимого света эластичной защитной пленкой, которая защищает устройство от внешних воздействий окружающей среды, влажности, УФ-облучения и механических повреждений, увеличивает срок службы устройства и не дает термочувствительному материалу стекать во время фазового перехода. Таким образом, устройство выполнено с возможностью регистрации превышения пороговой температуры токопроводящих элементов на открытом воздухе.
В частном случае эластичная основа 1 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 эластичной основы 1 не влияет на визуальную регистрацию превышения пороговых температур поверхности оборудования, однако обеспечивает маркировку устройства, необходимую для повышения общей безопасности эксплуатации оборудования.
Также, в частном случае на гибкую основу, в зоне термочувствительного материала, перед нанесением термочувствительного материала, может быть нанесен краситель, в том числе, черный. В одном из вариантов выполнения, не менее 70% площади основы, покрытой термочувствительным материалом, окрашено в черный цвет.
Принцип работы устройства.
Клипса, включающая основу 1 и нанесенный на нее термочувствительный материал 2 и прозрачный защитный слой 5, устанавливают на поверхность электрического провода, за которым должен быть обеспечен температурный контроль, с обеспечением плотного прилегания устройства, с помощью крепежных элементов 6, предусмотренных конструкцией клипсы. В другом варианте исполнения клипса крепится на поверхность электрического провода без дополнительных крепежных элементов за счет упругих свойств материала основы. Вне зависимости от крепления клипсы принцип работы не изменяется.
Клипса для регистрации превышения пороговой температуры с нанесенным термочувствительным материалом работает следующим образом. Нанесенный термочувствительный материал 2 в исходном состоянии и до момента нагрева до пороговой температуры является непрозрачным по крайней мере для части видимого света и, в преимущественных вариантах полезной модели, имеет белый цвет. Домомента нагрева всей поверхности клипсы или отдельных ее участков, расположенных под термочувствительным материалом 2, до порогового значения температуры термочувствительный материал 2 остается непрозрачным по крайней мере для части видимого света, тем самым сохраняется первоначальный вид клипсы. При нагреве поверхности выше пороговой температуры термочувствительного материала 2 на всей поверхности термочувствительного материала 2 или преимущественно на нагретом участке 12 термочувствительного материала 2, соответственно, происходит необратимое разрушение микроструктуры термочувствительного материала 1, сопровождающегося сплавлением частиц твердой фазы 7, уменьшением доли пустот 8 и, как следствие, увеличением прозрачности. При этом происходит увеличение кажущейся плотности материала. Термочувствительный материал 2 с измененной микроструктурой является прозрачным и проявляет цвет основы 1 под данным материалом или цвет краски 3, нанесенной на основу в зоне термочувствительного материала. При последующем охлаждении контролируемой поверхности термочувствительный материал 2 или его часть 12 остается прозрачным и внешний вид термоиндикатора не возвращается в первоначальное состояние. Тем самым обеспечивается возможность визуальной регистрации превышения температуры выше порогового значения температуры, как в момент перегрева, так и по истечению времени длительного.
При точечном нагреве контролируемой поверхности прозрачная зона 12 образуется только в той области термочувствительного материала, которая была подвержена нагреву выше пороговой температуры, при сохранении непрозрачной области данного материала в его остальной зоне, которая не подвергалась нагреву.
На лицевую сторону основы 1 может быть нанесено численное значение пороговой температуры 4, в частных случаях значение пороговой температуры может быть нанесено в зоне, свободной от термочувствительного материала 2, но рядом с ним, или на основу 1 под термочувствительным материалом 2, в последнем случае, при превышении температуры выше порогового значения, после необратимого изменения микроструктуры термочувствительного материала 2, проявляется цвет основы 1 и численное значение пороговой температуры 4. В частных вариантах реализации основа может быть черной, а термочувствительный материал в исходном непрозрачном состоянии может иметь белый цвет. При этом после превышения температуры выше порогового значения наблюдается изменение внешнего вида термоиндикатора с максимальной контрастностью ”белый-черный”, что дополнительно обеспечиваетзаметность сработавшего термоиндикатора и облегчает его визуальное выявление. Аналогичному назначению служит реализация термоиндикатора, при которой основа имеет цвет, отличный от черного, а в зоне под термочувствительным материалом 2, имеющим белый цвет в исходном состоянии, нанесена краска черного цвета. В этом случае также при срабатывании термоиндикатора наблюдается цветовой переход ”белый-черный”.
В случае термоиндикатора, герметично покрытого эластичным прозрачным защитным слоем 5 при атмосферном давлении, в момент срабатывания в результате разрушения микроструктуры термочувствительного материала 2 и расслаивания газовой и негазовой сред на поверхности защитного слоя 5 будет образовываться пузырь, который уменьшается при охлаждении устройства. При использовании термоиндикатора с герметичным защитным слоем 5 и давлением внутри пустот 8 термочувствительного материала 2 ниже атмосферного не будет наблюдаться образование пузыря на поверхности защитного слоя 5 при превышении пороговой температуры, благодаря тому, что давление газовой фазы внутри пустот 8 ниже атмосферного в исходном состоянии, создаваемое на этапе получения заготовки термоиндикатора при нанесении защитного слоя 5, компенсирует тепловое расширение газа, высвобождающегося при разрушении микроструктуры термочувствительного материала 2. В других вариантах осуществления термоиндикатора для недопущения возникновения пузыря при превышении пороговой температуры между прозрачным защитным слоем и основой может быть выполнен зазор 11а или в защитном слое могут быть выполнены микроотверстия 116, обеспечивающие возможность выхода выделяющегося при срабатывании газа.
Варианты исполнения клипсы, в которых в состав термочувствительного материала 2 входят частицы твердой фазы 7, пустоты 8 и связующее 10, имеют схожий принцип работы. При превышении температуры выше порогового значения происходит сплавление частиц 7, ”глазированных” связующим 10, с высвобождением газовой фазы и разделением газовой и негазовой сред, в результате чего также происходит необратимое разрушение микроструктуры термочувствительного материала 2, сопровождающегося уменьшением доли пустот 8 и, как следствие, увеличением прозрачности материала.
Таким образом, все варианты исполнения термоиндикатора имеют принцип работы, основанный на необратимом разрушении микроструктуры термочувствительного материала 2, сопровождающегося сплавлением частиц твердойфазы 7, уменьшением доли пустот 8 и, как следствие, увеличением прозрачности материала и необратимым изменением внешнего вида термоиндикатора. Причем при охлаждении термоиндикатора внешний вид не возвращается до исходного состояния, преимущественно снижение прозрачности термочувствительного материала до исходных значений не происходит при охлаждении до 20°С и выдержке при этой температуре в течение по меньшей мере одного месяца, преимущественно одного года и более.
Тем самым, при визуальном осмотре термоиндикатора может достоверно и с высокой точностью (в диапазоне +/-5°С, преимущественно +/-2°С, относительно указанной на термоиндикаторе пороговой температуры) и скоростью (не более 5 секунд, преимущественно не более 2 секунд) регистрироваться факт превышения температуры всей поверхности или ее локального участка выше порогового значения.
Ниже представлены предпочтительные варианты осуществления заявленного термоиндикатора, которые являются иллюстрирующими и никак не ограничивают объем испрашиваемой правовой охраны.
Примеры
Пример 1. Общая технология изготовления устройства
Приготовление термочувствительного материала: 100 г органического вещества с температурой фазового перехода, соответствующей пороговой температуре регистрации в интервале 5°С, измельчили до размера 2-3 микрон, последовательно добавили 300 г 3-33% раствора связующего в воде, метаноле, этаноле, изопропаноле, этиленгликоле, монометиловом эфире этиленгликоля, ацетонитриле или их смесях и размешали до однородной массы. Суспензию сразу использовали для нанесения состава.
Для примеров в качестве одного из возможных вариантов исполнения устройства были выбраны галогенсодержащие полимерные основы различных цветов, обладающие устойчивостью к возгоранию и электрической прочностью не менее 5 кВ/мм, а также упругостью, позволяющей размещать их на электрических проводах, предпочтительно диаметром от 1 до 10 мм без дополнительных элементов крепления.
На основу, выполненную в форме клипсы, с помощью сольвентных красителей нанесли информационный элемент, содержащий значение пороговой температуры срабатывания в градусах Цельсия. Нанесли термочувствительный материал методом шелкографии в 5-7 слоев. Между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм рт.ст. и 20°С в течение не менее одного часа, либо в термостате при температурене выше температуры срабатывания состава в течение не менее трех часов, либо в течение 24 часов при комнатной температуре. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет. Устройство покрывали прозрачной эластичной защитной пленкой.
Пример 2.
В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали тетракозан с температурой фазового перехода 50°С, в качестве связующего использовали поликапролактон, а в качестве растворителя - метанол. Суспензию наносили методом шелкографии на основу, выполненную в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из ПВХ Oramask 831 черного цвета, обладающей толщиной в области термочувствительного материала 0,5 мм, по способу, описанному в примере 1, причем численное значение пороговой температуры наносили в зоне, свободной от термочувствительного материала. Число слоев термочувствительного материала составило 7, между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм рт. ст. и 20°С в течение одного часа. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,6 мм, а его площадь составила 30% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,05 мм.
Клипсу установили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 1 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 50°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 2 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 3.
В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали каприлат иттербия с температурой фазового перехода 60°С, в качестве связующего использовали поливинилбутираль, а в качестве растворителя - смесь метанола с метиловым эфиром этиленгликоля (50/50 об.%). Суспензию наносили методом шелкографии на основу, выполненную в форме клипсы с дополнительными элементами крепления из фторопласта М-40 красного цвета, обладающей толщиной в области термочувствительного материала 0,7 мм, по способу, описанному в примере 1, причем численное значение пороговой температуры наносили в зоне термочувствительного материала до его нанесения, а в зоне, свободной от термочувствительного материала нанесена информация о сроке эксплуатации. Число слоев термочувствительного материала составило 7, между нанесениями состав сушили в термостате при температуре 40°С в течение трех часов. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,8 мм, а его площадь составила 97% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,15 мм.
Клипсу установили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 5 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 60°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 4 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 4.
В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали эйкозановую кислоту с температурой фазового перехода 70°С, в качестве связующего использовали меламиноформальдегидную смолу, а в качестве растворителя - смесь метанола с изобутанолом (90/10 об.%). Суспензию наносили методом шелкографии на основу, выполненную в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из сополимера винилхлорида и винилацетата красного цвета, обладающей толщиной в области термочувствительного материала 0,2 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне термочувствительного материала до его нанесения наносили численное значение пороговой температуры, а также черную краску. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в течение 24 часов прикомнатной температуре. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,2 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из полиуретана, модифицированного 15%трихлоризопропилфосфата, толщиной 0,15 мм.
Устройство наклеили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 10 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 70°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 1 секунду. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 5.
В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали диоктилфосфиновую кислоту с температурой фазового перехода 80°С, в качестве связующего использовали поливинилбутираль, а в качестве растворителя этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на основу, выполненную в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из сополимера винилхлорида и винилиденхлорида, зеленого цвета со светоотражающими свойствами, обладающей толщиной в области термочувствительного материала 0,35 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне термочувствительного материала до его нанесения наносили численное значение пороговой температуры, а также черную краску. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм рт.ст. и 20°С в течение одного часа. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,4 мм, а его площадь составила 3% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,15 мм.
Клипсу установили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 12 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 80°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачноститермочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 2 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 6.
В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали бегенат иттрия с температурой фазового перехода 90°С, в качестве связующего использовали полибутилметакрилат, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на основу, выполненную в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из поливинилиденфторида, окрашенную краской оранжевого цвета с люминесцентными свойствами, обладающей толщиной в области термочувствительного материала 0,15 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне термочувствительного материала до его нанесения наносили численное значение пороговой температуры, а также черную краску. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в термостате при температуре 70°С в течение трех часов. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,2 мм, а его площадь составила 30% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,05 мм.
Клипсу установили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 1 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 90°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 4 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 7.
В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали пальмитат лантана с температурой фазового перехода 100°С, в качестве связующего использовали желатин, а в качестве растворителя изопропанол. Суспензию наносили методом шелкографии на основу, выполненную в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из полиэфира, модифицированного 6,5% гексабромциклододекана, желтого цвета, обладающей толщиной в области термочувствительного материала 0,3 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне термочувствительного материала до его нанесения наносили численное значение пороговой температуры, а также черную краску. Число слоев термочувствительного материала составило 6, между нанесениями состав сушили в течение 24 часов при комнатной температуре. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,5 мм, а его площадь составила 30% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,05 мм.
Клипсу установили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 1 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 100°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 2 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 8.
В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали нонадецинат лантана с температурой фазового перехода 110°С, в качестве связующего использовали феноксисмолу, а в качестве растворителя этиленгликоль. Суспензию наносили методом шелкографии на основу, выполненную в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из ПВХ Oramask 831 черного цвета, обладающей толщиной в области термочувствительного материала 0,5 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговойтемпературы. Число слоев термочувствительного материала составило 6, между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм рт.ст. и 20°С в течение одного часа. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,5 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,1 мм.
Устройство наклеили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 1 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 110°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 2 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 9.
В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали капронат лантана с температурой фазового перехода 120°С, в качестве связующего использовали полиэтилен, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на основу, выполненную в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из ПВХ Oramask 831 черного цвета, обладающей толщиной в области термочувствительного материала 0,5 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в термостате при температуре 60°С в течение трех часов. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,35 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,15 мм.
Клипсу установили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 7 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 120°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличенияпрозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 3 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 10.
В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали нонадеканоат цинка с температурой фазового перехода 130°С, в качестве связующего использовали поликарбонат, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на основу, выполненную в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из ПВХ Oramask 831 черного цвета, обладающей толщиной в области термочувствительного материала 0,45 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в течение 24 часов при комнатной температуре. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,4 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,02 мм.
Клипсу установили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 1 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 130°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 2 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 11.
В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали пальмитат цинка с температурой фазового перехода 140°С, в качестве связующего использовали нитроцеллюлозу, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на основу, выполненную в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из ПВХ Oramask 831 черного цвета, обладающей толщиной в области термочувствительного материала 0,4 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 6, между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм рт.ст. и 20°С в течение одного часа. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,45 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,03 мм.
Клипсу установили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 1 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 140°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 1 секунду. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 12.
В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали капронат цинка с температурой фазового перехода 150°С, в качестве связующего использовали поливинилиденфторид, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на основу, выполненную в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из ПВХ Oramask 831 черного цвета, обладающей толщиной в области термочувствительного материала 0,2 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 5, междунанесениями состав сушили в термостате при температуре 60°С в течение трех часов. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,3 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,15 мм.
Клипсу установили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 1 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 150°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 1 секунду. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 13.
В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали стеарат лития с температурой фазового перехода 210°С, в качестве связующего использовали полибутилакрилат, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на основу, выполненную в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из ПВХ Oramask 831 черного цвета, обладающей толщиной в области термочувствительного материала 0,15 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в течение 24 часов при комнатной температуре. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,4 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,1 мм.
Клипсу установили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 1 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 210°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, закоторое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 1 секунду. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 14.
В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали капронат иттрия с температурой фазового перехода 55°С, в качестве связующего использовали полиэфирсульфон, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на основу, выполненную в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из ПВХ Oramask 831 черного цвета, обладающей толщиной в области термочувствительного материала 0,25 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм рт.ст. и 20°С в течение одного часа. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,25 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,15 мм.
Клипсу установили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 1 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 55°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 3 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 15.
В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали н-гексадецил-н-пентилгидрогенфосфат стемпературой фазового перехода 40°С, в качестве связующего использовали этилцеллюлозу, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на основу, выполненную в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из ПВХ Oramask 831 черного цвета, обладающей толщиной в области термочувствительного материала 0,15 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм рт.ст. и 20°С в течение одного часа. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,3 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,15 мм.
Клипсу установили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 1 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 40°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило менее 1 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 16.
В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали ангидрид пальмитиновой кислоты с температурой фазового перехода 60°С, в качестве связующего использовали полиметакрилат, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на основу, выполненную в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из ПВХ Oramask 831 черного цвета, обладающей толщиной в области термочувствительного материала 0,35 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 6, между нанесениями состав сушили в термостате при температуре 40°С втечение трех часов. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,55 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,02 мм.
Клипсу установили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 1 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 60°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 2 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 17.
В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали эрукамид с температурой фазового перехода 80°С, в качестве связующего использовали поликарбонат, а в качестве растворителя -этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на основу, выполненную в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из ПВХ Oramask 831 черного цвета, обладающей толщиной в области термочувствительного материала 0,65 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 7, между нанесениями состав сушили в течение 24 часов при комнатной температуре. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,75 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,03 мм.
Клипсу установили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 1 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 80°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительногоматериала составило 4 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 17.
В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали 1-тетрадеканол с температурой фазового перехода 40°С, в качестве связующего использовали полибутилакрилат, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на основу, выполненную в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из хлоропренового каучука на силиконизированной основе черного цвета, обладающей толщиной в области термочувствительного материала 0,1 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм.рт.ст и 20°С в течение одного часа. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,15 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,05 мм.
Клипсу установили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 1 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 40°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило менее 1 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 18.
В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали докозаннитрил с температурой фазовогоперехода 55°С, в качестве связующего использовали полибутилметакрилат, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на основу, выполненную в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из ПВХ Oramask 831 черного цвета, обладающей толщиной в области термочувствительного материала 0,15 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в течение 24 часов при комнатной температуре. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,25 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,15 мм.
Клипсу установили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 1 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 55°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 1 секунду. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 19.
В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали н-докозиламин с температурой фазового перехода 65°С, в качестве связующего использовали поливинилбутираль, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на основу, выполненную в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из ПВХ OraJet 3106SG черного цвета с углублением в области термочувствительного материала, обладающей толщиной в области термочувствительного материала 0,55 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 7, между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм рт.ст. и 20°С в течениеодного часа. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,75 мм. Размер лицевой поверхности устройства- 12×12 мм (площадь - 144 мм2), размер слоя термочувствительного материала - 10×10 мм (площадь - 100 мм2). Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,05 мм.
Устройство установили при комнатной температуре на цилиндрический кабелнагревательный элемент диаметром 15 мм. Часть нагревательного элемента контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 65°С с заданной точностью, при этом остальная часть нагревательного элемента не подвергалась нагреву. Зафиксировали факт срабатывания части устройства, подвергавшейся нагреву посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности соответствующего участка термочувствительного материала с проявлением цвета основы. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности соответствующего участка термочувствительного материала. Затем нагревательный элемент полностью нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 65°С с заданной точностью. Зафиксировали факт полного срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности всего слоя термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 2 секунды. Во время циклов нагревания и охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 20.
Область основы, выполненной в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из ПВХ OraJet 3951 черного цвета, на которую будет нанесен термочувствительный материал, заклеили защитной полиэтиленовой пленкой, свободную область покрыли пигментированной желтой термокраской Tempilaq с температурой обратимого изменения цвета 113°С. После высыхания краски защитную полиэтиленовую пленку сняли и с помощью сольвентных красителей на поверхность основы, содержащей термокраску, нанесли численное значение пороговой температуры. Толщина основы, содержащей термокраску, составила 0,45 мм. Затем защитную полиэтиленовую пленку наклеили на область, на которую не должен попасть термочувствительный материал, нанесли термосостав методом шелкографии в 7 слоев. После полного высыхания слоя, защитную пленку сняли. В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала попримеру 1 использовали нонадецинат лантана с температурой фазового перехода 110°С, в качестве связующего использовали бутилметакриловую смолу, а в качестве растворителя - этанол. Число слоев термочувствительного материала составило 6, между нанесениями состав сушили в термостате при температуре 60°С в течение трех часов. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,6 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной эластичной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,05 мм.
Устройство установили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 1 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 115°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания зоны термочувствительного материала устройства с проявлением цвета основы, а также факт срабатывания термокраски с изменением цвета. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 1 секунду. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности зоны термочувствительного материала и возвращение окраски термокраски до исходного цвета. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Пример 21.
Область основу, выполненную в форме клипсы без дополнительных элементов крепления из ПВХ Oramask 831 красного цвета, на которую будет нанесен термочувствительный материал, заклеили защитной полиэтиленовой пленкой, свободную область покрыли пигментированной желтой термокраской Hallcrest SC с температурой необратимого изменения цвета 80°С. После высыхания краски защитную полиэтиленовую пленку сняли и с помощью сольвентных красителей на поверхность основы, содержащей термокраску, нанесли численное значение пороговой температуры. Толщина основы, содержащей термокраску, составила 0,55 мм. Затем защитную полиэтиленовую пленку наклеили на область, на которую не должен попасть термочувствительный материал, покрыли эту область сольвентным черным красителем и нанесли термосостав методом шелкографии в 6 слоев. После полного высыхания слоя, защитную пленку сняли. В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали капронат цинка с температурой фазового перехода 150°С, в качестве связующего использовали фенолформальдегидную смолу, а в качестве растворителя - этанол. Число слоевтермочувствительного материала составило 6, между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм рт.ст. и 20°С в течение одного часа. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,45 мм, а его площадь составила 30% площади лицевой поверхности устройства. Устройство покрывали прозрачной эластичной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,15 мм.
Устройство наклеили при комнатной температуре на цилиндрический нагревательный элемент диаметром 1 мм, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 80°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания термокраски с изменением цвета. Затем нагревание продолжили до температуры 150°С и зафиксировали факт срабатывания зоны термочувствительного материала устройства с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 2 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности зоны термочувствительного материала, а также сохранение изменившейся окраски термокраски. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на поверхности нагревательного элемента.
Указанные примеры не ограничивают заявленную полезную модель, однако, наглядно раскрывают частные случаи осуществления заявленной полезной модели, а также подтверждают достижение технического результата, связанного с обеспечением повышения безопасности эксплуатации электрооборудования за счет быстрого, надежного и достоверного выявления дефектов, связанных с избыточным нагревом, путем необратимой регистрации факта превышения элементом электрооборудования заданной пороговой температуры, устройством которое удобно и надежно монтировать на провода и другие элементы электрооборудования.
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 (21)
1. Устройство для регистрации превышения пороговой температуры, выполненное с возможностью установки на провода, включающее непрозрачную по крайней мере для части видимого света основу из упругого материала, включающего галогенсодержащие полимеры, выполненную в форме клипсы, частично покрытую с лицевой стороны термочувствительным материалом, необратимо изменяющим прозрачность относительно исходного состояния при нагревании выше пороговой температуры.
2. Устройство по п.1, в котором галогенсодержащие полимеры, преимущественно, содержат структурное звено -СH2СHCl-, преимущественно поливинилхлорид, преимущественно литой поливинилхлорид.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что основа выполнена в виде единой конструкции с возможностью фиксации на электрические провода, предпочтительно диаметром от 1 до 10 мм, без дополнительных элементов.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на основе выполнены элементы для защелкивания устройства на электрических проводах, предпочтительно диаметром от 1 до 10 мм.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площадь лицевой поверхности основы составляет от 3 мм2, предпочтительно не менее 10 мм2.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что термочувствительный материал находится в углублении, выполненном в материале, из которого изготовлена основа клипсы.
7. Устройство по п.1, в котором термочувствительный материал покрыт прозрачной по крайней мере для части видимого света эластичной защитной пленкой, выполненной предпочтительно из поливинилхлорида, наиболее предпочтительно литого поливинилхлорида.
8. Устройство по п.1, в котором термочувствительный материал в исходном состоянии окрашен в белый цвет, а при изменении прозрачности термочувствительного материала происходит визуальный цветовой переход белый-черный.
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что термочувствительный материал необратимо изменяет прозрачность при нагревании в интервале, не превышающем 5°С, предпочтительно не превышающем 2°С относительно пороговой температуры.
10. Устройство по п.1, в котором термочувствительный материал в исходном состоянии имеет микроструктуру, включающую твердую фазу и пустоты, образующие непрерывную газовую фазу, доля которой составляет не менее 50 об.%, и выполнен с возможностью необратимо изменять свой внешний вид при достижении пороговой температуры за счет разрушения микроструктуры термочувствительного материала, сопровождающегося сплавлением частиц твердой фазы, уменьшением доли пустот и увеличением его прозрачности с проявлением цвета основы.
11. Устройство по п.10, в котором твердая фаза термочувствительного материала включает органическое вещество, содержащее структурный фрагмент СnH(2n+1), где n≥5.
12. Устройство по п.10, в котором твердая фаза термочувствительного материала включает органическое вещество, которое выбрано из группы: жирные алифатические кислоты, содержащие структурные фрагменты СnH(2n+1) с n≥12; соли жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты СnH(2n+1) с n≥5; алканы, содержащие не менее 20 атомов углерода; диалкилфосфиновые кислоты, содержащие структурные фрагменты СnH(2n+1) с n≥5; амиды жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты СnH(2n+1) с n≥5; ангидриды жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты СnH(2n+1) с n≥10; жирные алифатические спирты, содержащие структурные фрагменты СnH(2n+1) с n≥14; жирные алифатические амины, содержащие структурные фрагменты СnH(2n+1) с n≥17; нитрилы жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты СnH(2n+1) с n≥19, предпочтительно, выбрано из группы: пальмитиновая кислота, стеариновая кислота, бегеновая кислота, тетракозан, эрукамид, стеариновый спирт, цетиловый спирт, полиэтилен, воск, парафин, соли насыщенных жирных карбоновых кислот редкоземельных металлов, в частности лантана, иттрия, иттербия, скандия.
13. Устройство по п.11, в котором массовое содержание твердой фазы, в термочувствительном материале составляет не менее 50 мас.%, а термочувствительный материал содержит прозрачное по крайней мере для части видимого света полимерное связующее в количестве 1-30 мас.%.
14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что обладает диэлектрическими свойствами, предпочтительно имеет электрическую прочность не менее 5 кВ/мм.
15. Устройство по п.1, в котором термочувствительный материал выполнен с возможностью изменения прозрачности при нагреве до температуры, превышающей пороговую, в течение не более 5 секунд, предпочтительно не более 2 секунд.
16. Устройство по п.1, отличающееся тем, что может использоваться для цветовой маркировки фаз электрооборудования за счет цвета окраски основы.
17. Устройство по п.1, в котором площадь поверхности основы, покрытой термочувствительным материалом, составляет от 3 до 97% площади лицевой поверхности основы, предпочтительно, не менее 30 % площади лицевой поверхности основы.
18. Устройство по п.1, в котором основа обладает светоотражающими свойствами или окрашена с использованием вещества, обладающего люминесцентными свойствами.
19. Устройство по п.1, в котором основа по меньшей мере частично окрашена с использованием вещества, выполненного с возможностью обратимо или необратимо изменять цвет при нагревании.
20. Устройство по п.1, в котором толщина основы в зоне термочувствительного материала составляет не более 3 мм, предпочтительно не более 1 мм.
21. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при неравномерном нагревании происходит изменение прозрачности только той области термочувствительного материала клипсы, которая была нагрета выше пороговой температуры.
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2023115598 Division | 2023-06-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU223350U1 true RU223350U1 (ru) | 2024-02-14 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU74211U1 (ru) * | 2007-01-10 | 2008-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-диагностическая лаборатория" (ООО "ИДЛ") | Электроустановка с устройством бесконтактного контроля переходного сопротивления контактных соединений токоведущих элементов |
| JP2009198201A (ja) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Systec:Kk | 感温変色体付設具 |
| US20200284665A1 (en) * | 2017-10-10 | 2020-09-10 | GH Innovation Limited | Electrical component |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU74211U1 (ru) * | 2007-01-10 | 2008-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-диагностическая лаборатория" (ООО "ИДЛ") | Электроустановка с устройством бесконтактного контроля переходного сопротивления контактных соединений токоведущих элементов |
| JP2009198201A (ja) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Systec:Kk | 感温変色体付設具 |
| US20200284665A1 (en) * | 2017-10-10 | 2020-09-10 | GH Innovation Limited | Electrical component |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU213269U1 (ru) | Устройство маркировки элементов электрооборудования для регистрации максимальной температуры перегрева поверхности оборудования | |
| US20200158705A1 (en) | Dual-function heat indicator and method of manufacture | |
| US6480091B1 (en) | Thermal switch with activation indicator | |
| RU223350U1 (ru) | Галогенсодержащая термоиндикаторная клипса | |
| CA3049474C (en) | Thermal-sensitive appearance-changing label | |
| RU223356U1 (ru) | Термоиндикаторная клипса для регистрации кратковременных перегревов | |
| RU223351U1 (ru) | Термоиндикаторная клипса на несколько пороговых температур | |
| RU219296U1 (ru) | Устройство для регистрации превышения пороговой температуры | |
| JPH0518831A (ja) | 温度監視用のガス放出体 | |
| JP2011221045A (ja) | 示温テープ成形体およびその使用方法 | |
| RU224780U1 (ru) | Кабельный наконечник с возможностью необратимой регистрации нагрева выше нескольких пороговых температур | |
| RU224982U1 (ru) | Кабельный наконечник с термоиндикаторными свойствами | |
| WO2024072253A1 (ru) | Устройство для регистрации превышения пороговой температуры | |
| RU218896U1 (ru) | Светоотражающее устройство для регистрации перегревов поверхностей оборудования | |
| RU218752U1 (ru) | Светоотражающее устройство маркировки оборудования для регистрации превышения пороговых температур поверхности оборудования | |
| RU219295U1 (ru) | Устройство для регистрации превышения пороговых температур | |
| RU221997U1 (ru) | Необратимая термоиндикаторная наклейка | |
| CN207775136U (zh) | 一种变色不可逆热敏标签 | |
| RU213931U1 (ru) | Регистратор локального перегрева поверхности промышленного, бытового и энергетического оборудования | |
| RU220377U1 (ru) | Необратимый термоиндикатор | |
| RU2800396C1 (ru) | Устройство для визуальной регистрации превышения температуры и способ его изготовления (варианты) | |
| RU213149U1 (ru) | Устройство маркировки электрооборудования для регистрации перегрева узлов электрооборудования | |
| WO2024063665A1 (ru) | Устройство для регистрации превышения пороговых температур | |
| RU2801907C1 (ru) | Устройство и способ контроля температуры поверхности | |
| RU220294U1 (ru) | Необратимый термоиндикатор с низкомолекулярным термочувствительным элементом |