Zariadenie na spájanie supravodivých pások

Číslo patentu: U 7542

Dátum: 05.09.2016

Autori: Drienovský Marián, Michalcová Eva

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Technické riešenie sa týka zariadenia na spájanie supravodivých pások. Technické riešenie spadá do oblasti spájkovania V elektrotechnickom priemysle.Zariadenie na spájanie supravodivých pások, je technické riešenie, ktoré slúži na nerozoberateľné, elektricky vodivé spojenie dvoch supravodivých pások metódou spájkovania preplátovaním alebo spájkovania premostením. Supravodivé pásky sú vodiče elektrického prúdu, pri ktorých je elektrický odpor takmer nulový. Preto je dôležité aj pri ich spájaní dosiahnuť čo najnižší elektrický odpor spoja, rádovo V desiatkach nOhm/cmz. Známe zariadenia umožňujú spájať tieto pásky pomocou prídavného materiálu - spájky na báze cínu a taviva. Ide o bežne komerčne dostupné spájky a tavivá na tzv. mäkké spájkovanie. Pri tvorbe spoja sú dôležité nasledovné parametre- množstvo spájky medzi spájanými páskami (hrúbka spoja),Maximálna dosiahnutá teplota spájkovania ovplyvňuje životnosť supravodivej pásky, preto musí byť čo najnižšia. Hrúbka spájky medzi dvoma supravodivými páskami ovplyvňuje elektrickú vodivosť vytvoreného spoja, preto musí byť čo najmenšia. Naproti tomu, tenká vrstva spájky nezabezpečí dobrú mechanickú pevnosť spoja. Z dostupnej literatúry, napr. M. Sugano a kol., IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, VOL. 17, NO. 2, JUNE 2007, 3067-3070 alebo W. Liu a kol., IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, VOL. 24, NO. 6, DECEMBER 20146600805, Vyplýva, že V súčasnosti rôzne inštitúcie používajú rôzne zariadenia na spájanie supravodivých pások. Avšak tieto zariadenia sú navrhnuté tak, že vyvíjajú tlak na celú plochy spoja, čím sa nemusí dosiahnuť požadovaná pevnosť spoja,lebo Väčšina spájky sa po rozstavení vytlačí mimo plochu spoja. Naopak, ak sa aplikuje nižšia prítlačná sila,alebo sa tlak vyvíja len zatiahnutím skrutiek, tak po roztavení spájky tlak vyvíjaný skrutkamí prestane pôsobiť a medzi spájanými páskami zostane nadbytočné množstvo spájky, ktoré rapídne zníži elektrickú Vodivosť.Vzhľadom na to, aby sa skvalitnilo spájanie supravodivých pások, naskytla sa tak možnosť riešiť tento problém technickými prostriedkami, ktoré je schopné svojou konštrukciou a správnym technologickým postupom spájkovania dosiahnuť vysokú opakovateľnosť kvality vyhotovenia spojov.Výsledkom tohto úsilia je ďalej opisované zariadenie na spájanie supravodivých pások podľa tohto úžitkového vzoru.Uvedené nedostatky sú V podstatnej miere odstránené zariadením na spájanie supravodivých pások podľa tohto technického riešenia. Podstata konštrukcie zariadenia je V tom, že pozostáva zo statickej časti telesa,ktorého jedna okrajová vyvýšená časť má aspoň dva vertikálne otvory a ktorého druhá okrajová znížená časť má aspoň dve priebežné priečne drážky, nad ktorými je osadené pozdĺžna pohyblivá časť telesa s Vertikálnyrni otvormi. Na skrutkách s maticami osadených vo Vertikálnych otvoroch a priebežných drážkach sú Vložené nosníky s prítlačnými členmi. Nosníky s prítlačnými členmi sú k statickej a pohyblivej časti telesa dotláčané pružinami nasunutými na skrutkách. Statická časť telesa má horizontálny otvor na umiestnenie termočlánku. Prítlačné členy V jednom konkrétnom vyhotovení pozostávajú z prítlačnej skrutky a dvoch zaisťovacích matíc. Nosmk je vyrobený V tvare písmena U s dlhými ramenami. Statická a pohyblivá časť telesa je z hlimka alebo zo žiaruvzdornej ocele.Výhody zariadenia na spájanie supravodivých pások podľa úžitkového vzoru sú zjavné z účinkov, ktorými sa prejavujú navonok. Vo všeobecnosti možno konštatovať, že predložené zariadenie umožňuje presne sledovať teplotu počas spájkovania a zaznamenať teplotný profil spájkovania. Týmto sa rieši problém maximálnej teploty, ktorú znesie supravodivá páska, pretože tá sa nesmie prekročiť. Navyše z teplotného profilu je možné odčítať čas ohrevu, Čas, V ktorom sa spájka nachádza V tekutom stave (čas spájkovania), a tiež rýchlosť ohrevu a chladnutia.Zmenou regulácie výkonu výhrevného telesa je možné tiež meniť rýchlosť ohrevu a čas spájkovania. Výhodou je, že zdrojom tepla potrebného na spájkovanie pások môže byť ľubovoľná elektrická odporová platňa alebo pec, ktorá dosiahne teplotu povrchu aspoň 350 °C. Zariadenie umožňuje vytvoriť spoj s relatívne nízkym elektrickým odporom, pri testovaní spojených pások sa namerali hodnoty odporu spojov medzi 90 až 55 nOhm/cmz. Nízky odpor spoja sa dosiahne vďaka lokálnemu prítlaku šiestich skrutiek umiestnených nad spá 5janými páskami. Takéto riešenie vytvorí V spojí jednak oblasti s nízkym obsahom a zároveň aj oblasti s vyšším obsahom spájky. Oblasti s vyšším obsahom spájky zabezpečia mechanickú pevnosť spoja a oblasti s nízkym obsahom spájky zabezpečujú dobrú elektrickú vodivosť.Zariadenie je univerzálne - umožňuje spájať supravodivé pásky široké od 4 mm až po šírku 20 mm. Maximálna dlžka preplátovania spoja je 100 mm. Samotná dĺžka spáj aných pások nie je obmedzená, potrebné sú len dva voľné konce. Navyše je ho možné využiť aj na difúzne spájanie pások v riadenej atmosfére. Difúzne spájanie je progresívny spôsob spájania supravodivých pások, ktorý vykazuje najmenší elektrický odpor spoja.Prehľad obrázkov na výkresochFunkčnosť zariadenia na spájanie supravodivých pások podľa úžitkového vzoru bude bližšie ozrejmená na dvoch obrázkoch. Na obrázku 1 je znázornený teplotný profil spájkovania dvoch supravodivých pások(plná čiara) a vypočítaná rýchlosť ohrevu (trhaná čiara). Vodorovná bodkovaná čiara predstavuje hranicu medzi mhým a tekutým stavom spájky. Údaj 43 s predstavuje čas, počas ktorého bola spájka v tekutom stave. Pri ochladzování sa dosiahla rýchlosť -160 °C/s, čo je porovnateľné s rýchlosťami chladnutia pri spájkovaní elektroniky v priemysle. Na obrázku 2 je znázornený technický nálcres zariadenia na spájanie supravodivých pások.Rozumie sa, že jednotlivé uskutočnenia podľa úžitkového vzoru sú predstavované na ilustráciu, a nie ako obmedzenia technických riešení. Odborníci znalí stavu techniky nájdu alebo budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania mnoho ekvivalentov k špecifickým uskutočneniam technického riešenia. Aj takéto ekvivalenty budú spadať do rozsahu nasledujúcich nárokov na ochranu. Pre odborníkov znalých stavu techniky nemôže robiť problém optimálneho navrhnutia konštrukcie a výberu jeho prvkov, preto tieto znaky neboli detailne riešené.V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu technického riešenia je opísané zariadenie na spájanie supravodivých pások, ako je to znázornené na obrázku 2. Pozostáva zo statickej časti 3 telesa, ktorého jedna okrajová vyvýšená časť má šesť vertikálnych otvorov. Druhá okrajová znížená časť má šesť priebežných priečnych drážok na úrovni otvorov, nad ktorými je osadená pozdĺžna pohyblivá časť g telesa s šiestimi vertikálnymi otvormi. Na skrutkách j s maticami osadených vo vertikálnych otvoroch a priebežných drážkach je vložených šesť nosmkov Z so šiestimi prítlačnými členmi 2. Nosníky Z s prítlačnými členmi 2 sú k statickej a pohyblivej časti 3, § telesa dotláčané dvanástimi pružinami Q nasunutými na skrutkách i. Statická časť 3 telesa má tri horizontálne otvory í na umiestnenie termočlánku, kde dva sú na okraji a jeden je v strede. Tennočlánok je napr. typu K s priemerom drôtu 0,25 mm na rýchlu odozvu teploty. Prítlačné členy 2 pozostávajú z prítlačnej skiutky a dvoch zaisťovacích matíc. Správnu polohu prítlačnej skrutky zabezpečuje nosník Z. Šípkami je naznačený možný pohyb týchto častí zariadenia. Nosník Z je z drôtu ohnutého do tvaru písmena U s dlhými ramenami. Statická a pohyblivá časť 3, § telesa je z hliníka, alternatívne zo Žiaruvzdornej ocele ALSI 310 S (STN 17 255).Z obrázka 2 je zjavné, že supravodivé pásky l a g určené na zospájkovanie sú uložené medzi vyvýšenou časťou statickej časti 3 telesa a pohyblivou časťou g telesa. Medzi supravodivými páskami l a z sa nachádza spájka.Kvalita vyhotovených spojov je na vyššej úrovni, ako ponúkajú výrobcovia supravodivých pások. Funkčnosť zariadenia je zrejmá z obrázka 1, kde je znázornený teplotný profil spájkovania (plná čiara) a vypočítaná rýchlosť ohrevu (trhaná čiara). Vodorovná bodkovaná čiara predstavuje hranicu medzi tuhým a tekutým stavom spájky. Údaj 43 s predstavuje čas, počas ktorého bola spájka v tekutom stave. Pri ochladzování sa dosiahla rýchlosť -160 °C/s, čo je porovnateľné s rýchlosťami chladnutia pri spájkovaní elektroniky V priemysle.Priemyselná využiteľnosť Priemyselná využiteľnosť daného zariadenia podľa technického riešenia súvisí s uplatnením supravodi vých pások v priemysle a s potrebou ich vodivého spájania. S vývojom nových, vysokoteplotných supravodivých pások, rastie aj potreba ich spájania z dôvodu konštrukcie rôznych elektrických zariadení využívajú 10cich supravodivý efekt. V takýchto zariadeniach sa nachádza množstvo spojov. V súčasnosti V priemysle ide najmä 0 stavbu zariadení na prenos vysokej prúdovej hustoty a supravodivých cievok na tvorbu silných magnetických polí. Pretože prúd vytvára V okolí vodiča magnetické pole, je supravodivá Cievka tiež zdrojom magnetického pola. T 0 je princíp supravodivého magnetu, ktorý umožňuje vytvoriť silné a stabilné magnetické pole s využitím V tomografli, V urýchľovačoch, ale aj V zariadeniach umožňujúcich levitáciu materiálu V silnom magnetickom poli. Další intenzívny výskum je zameraný na Vývoj zariadenia FCL (fault current limiter), t. j. supravodivá poistka s presne definovaným kritickým prúdom. Supravodivé pásky nachádzajú uplatnenie aj pri vývoji zariadenia SMES (superconducting magnetic energy storage) na uchovávanie elektrickej energie pomocou cievok zo supravodivých pások. V supravodivej cievke možno tak bez strát uchovávať elektrický prúd a veľmi rýchlo ho dodať do siete alebo odobrať, a tým vyrovnávať fluktuácie. V každom z týchto zariadeni sa nachádza množstvo spojov, ktoré treba vyhotoviť s čo najmenším elektrickým odporom a prijateľnou mechanickou pevnosťou aj pri nízkych teplotách.l. Zariadenie na spájanie supravodivých pások, V y z n a č uj ú c e S a t ý m , že pozostáva zo statickej časti (3) telesa, ktorého jedna okrajová Vyvýšená časť má aspoň dva vertikálne otvory a ktorého druhá okrajová znížená časť má aspoň dve priebežné priečne drážky, nad ktorými je osadené pozdĺžna pohyblivá Časť (8) telesa s Vertikálnymi otvormi na skmtkách (5) s maticami osadených vo vertikálnych otvoroch a priebežných drážkach sú Vložené nosníky (7) s prítlačnými členmi (9), pričom nosníky (7) s prítlačnými členmi (9) sú k statickej a pohyblivej časti (3, 8) telesa dotláčané pružinami (6) statická časť (3) telesa má aspoň jeden otvor (4) na umiestnenie termočlánku.2. Zariadenie na spájanie supravodivých pások podľa nároku 1, V y z n a č u j ú c e s a t ý m , že prítlačné členy (9) pozostávajú z prítlačnej skrutky a dvoch zaisťovacích matíc.3. Zariadenie na spájanie supravodivých pások podľa nároku 1, V y z n a č u j ú c e s a t ý m , že nosník (7) je tvam písmena U s dlhými ramenami.4. Zariadenie na spájanie supravodivých pások podľa nároku l, V y z n a č u j ú c e s a t ý m , že statická a pohyblivá časť (3, 8) telesa je z hliníka alebo zo žiaruvzdornej ocele.

MPK / Značky

MPK: B23K 1/008, B23K 37/04, B23K 37/00, B23K 31/02

Značky: zariadenie, spájanie, pások, supravodivých

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/6-u7542-zariadenie-na-spajanie-supravodivych-pasok.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zariadenie na spájanie supravodivých pások</a>

Podobne patenty